Материал: Курсовое проектирование по автоматизации, робототехнике и ГПС кузнечно-штамповочного производства. Антонов С.И., Бойко А.Ю

По первому пункту табл. 19 должно быть соответствие между параметрами заготовки-детали (масса, форма, материал), параметрами пресса (усилие пресса), параметрами ПР (грузоподъемность), параметрами захватных устройств (тип схвата, масса схвата, усилие зажима), параметрами приемно- модающих устройств (метод ориентации, вид устройства ориентации), параметрами РТК (вид компоновки: установка ПР и приемно-подающих устройств на прессе, отдельно от пресса).

Аналогично установлено соответствие между параметрами остальных пунктов табл. 19.

Условиями соответствия параметров РТК по пункту 1 табл. 19 являются:

где m_G - наибольшая грузоподъемность робота (паспортные данные); - масса перемещаемой заготовки (детали).

При массе заготовки (детали) m_д ≤ 0,25 кг ПР и приемно-подающие устройства целесообразно устанавливать на прессе, при m_д ≥ 0,25 кг их необходимо устанавливать отдельно от пресса.

Поскольку серийно выпускаемые ПР могут не оснащаться захватными устройствами, то

где m_з.у - масса захватного устройства.

Масса схвата определяется размерами и массой детали. Анализ ряда конструкций схватов позволил установить ориентировочные зависимости массы схватов от размеров деталей плоской формы толщиной 0,5 ... 3 мм (рис. 60). Приняты следующие обозначения; S - площадь детали; l - длина детали; b - ширина детали.

Рис 60. Зависимость массы захватных устройств от площади плоской детали : 1- l/b=10; 2-l/b=3; 3-l/b=1

Определяем:

Усилие, развиваемое захватным устройством Fзу, должно превосходить силу тяжести детали Gд и инерционные нагрузки Ф, действующие на нее в процессе торможения звеньев ПР.

При проектировании РТК или выборе типа ПР необходимо использовать рациональные параметры грузоподъемности КТ и параметр усилия зажима детали КF, определяемые из выражений:

; (118)

; (119)

Их оптимальные значения должны быть 1,0 ≤ КТ ≤ 1,05 и 2,0 < КF <10.

Соответствие параметров РТК по пункту 2 табл. 19 определяется из условия:

(120)

где λрп- среднейнтегральная ошибка ПР по его рабочему объему, Δρ - линейная ошибка позиционирования в каждой точке объема V.

где (рис. 61) λм - предельная погрешность установки заготовки в матрицу штампа (определяется пробными загрузками заготовок); λк - увеличение погрешности установки за счет конструктивных доработок матрицы штампа (направляющие фаски; конусность на направляющих штырях и др.); λрп - погрешность позиционирования ПР (величина, задаваемая в паспорте робота);

λбп - погрешность позиционирования заготовки на площадках базирования подающих устройств (определяется конструкцией мест базирования); λпр - погрешность установки площадки базирования относительно ПР (определяется точностью установки и закрепления по разметочным координатным осям); λрм - погрешность установки робота относительно матрицы штампа (определяется точностью установки и закрепления робота по разметочным осям); λрз - погрешность, вызванная классом точности размеров заготовки (класс точности задается в технологическом процессе и разброс размеров может быть уменьшен предварительной сортировкой заготовок).

При проектировании РТК или выборе типа ПР необходимо использовать рациональный параметр погрешности позиционирования

(121)

Оптимальные значения Кλ должны лежать в пределах , 0 ≤ Кλ ≤ 2,0 (табл. 20).

Условиями соответствия параметров РТК по пункту 3 табл. 19 являются геометрические условия (см. рис. 61):

(122)

где Кρ - рациональный параметр линейных размеров заготовки или обеспечения ее захвата; l- длина заготовки; b - ширина заготовки; значение Кρ должно лежать в пределах 2,0 ≤ Кρ ≤ 150;

где К_α - параметр геометрии стола пресса, В_с - размер стола спереди наза; А_c - размер стола слева направо;

где К_β - установочный параметр ПР относительно стола пресса; R - наи больший вылет руки робота; значение К_β

(123)

должно лежать в пределах 0,35≤ К_β ≤ 0,45;

(124)

где Кγ - установочный параметр ПР относительно матрицы штампа (значение Кγ должно лежать в пределах 0 ≤ Кγ ≤ 1.2;

(125)

где Кψ - параметр глубины подачи заготовки в зону пресса; r - наибольший ход руки робота; значение Кψ должно лежать в пределах

0.5 ≤ Кψ ≤ 0.9;

, (126)

где Кε - установочный параметр ПР относительно площадки базирования; а - ширина плиты робота; значение Кε должно лежать в пределах 0.25 ≤ Кε ≤ 1.25;

(127)

пресса; где с - длина плиты робота; значение Кη должно лежать в пределах 1.9 ≤ Кε ≤ 2.0;

(128)

где Кδ - установочный параметр ПР относительно направляющих колонок пресса; где L - расстояние от площадки базирования до направляющих колонок пресса; значение должно лежать в пределах 0.8 ≤ Кε ≤ 1.0;

(129)

где Кξ - установочный параметр ПР по углу поворота колонны φ и углу ротации схвата относительно продольной руки робота а.

Условиями соответствия параметров РТК по пункту 4 табл. 19 являются следующие выражения и структурные исполнения механизма ПР:

(130)

где Ку - параметр универсальности ПР (определяет число точек позиционирования по каждому перемещению), здесь i = 0,…, n, где n - число точек позиционирования по одному перемещению; W - число степеней свободы механизма ПР;

(131)

параметр обеспечения требуемых перемещений детали с целью выполнения заданного процесса:

где Кρ - параметр обеспечения захвата деталей (заготовок) различных типоразмеров с целью передачи от одного пресса к другому.

Условие обеспечения требуемого числа ступеней переориентации детали с целью выполнения заданного процесса может характеризоваться значениями углов ротации схвата а (см. табл. 20) .

Таблица 20

Предельные значения параметров РТК листовой штамповки мелких деталей

Условиями соответствия параметров РТК по пунктам 5 и 6 табл, 19 является рациональный параметр повышения производительности РТК

(132)

где Q₁ - сменная производительность существующего варианта изготовления деталей, шт,; Q₂ - сменная производительность РТК, шт,; t_c - время смены, ч (обычно t_c = 8 ч); (t_m + t_хр + t_вц) - фактическое время, приходящееся на из­готовление одной детали в РТК, ч; t_m - время одного цикла срабатывания пресса, ч; t_хр - время, требуемое на установ - съем одной детали в РТК, ч; t_вц - время внеиикловых потерь, приходящееся на один цикл работы, ч.

Кроме того, на этапе анализа технологических процессов формируются исходные данные для дальнейших расчетов: эскизы и процессы типовых деталей, физико-химические параметры деталей, состояние их поверхности, размеры партии выпускаемых деталей, кинематика движения детали, эскизы и конструктивные параметры прессов и штампов; стоимость оборудования, количество потребляемой энергии, заработная плата рабочих, планировка существующего рабочего места и состояние окружающей его среды.

Данный метод анализа требует дальнейшего развития на основе накопления опыта создания и эксплуатации РТК листовой штамповки

Методика выбора структуры роботизированной производственной системы штамповки.

Роботизированные производственные системы (РПС) штамповки относятся к классу сложных систем, что определяет необходимость применения системного подхода при их создании, Определение структуры РПС является важным этапом этой работы, Анализ современных РПС штамповки позволяет выделить два типа элементарных РПС - роботизированный технологический комплекс (РТК) и роботизированную технологическую линию (РТЛ), РТК штамповки представляет собой автоматизированную с применением ПР ячейку, состоящую из пресса, ПР, устройства подачи деталей (УПД), устройства вывода деталей (УВД), контрольно-блокировочных устройств (КБУ), устройств стыковки (УС).

Эти устройства объединены общей системой управления РПС.

Структура РТК зависит от типа ПР и выполняемых им функций, а также от состава и взаимного расположения оборудования, РТК, в которых осуществлена связь УВД одного РТК с УПД другого, с целью обеспечения последовательной передачи и обработки деталей согласно маршруту технологического процесса, называются РТЛ, Согласно определению, РТЛ могут быть как однородными (состоящими из РТК одного типа), так и смешанными (состоящими из разнотипных РТК).

В основу методики выбора структуры РПС штамповки положен метод оценки типовых структур. Сущность его заключается в выборе оптимального для конкретных условий решения из типизированного набора решений, полученных в результате обобщения статистических данных по реализованным РПС. Критерием оценки оптимальности является экономическая эффективность Эг.

На основе анализа для РПС штамповки были установлены семь типовых структур РТК (рис, 62) и пять типовых структур однородных РТЛ (рис, 63), В дальнейшем под РТЛ понимаются только однородные РТЛ, так как неоднородные всегда можно представить комбинацией соответствующих РТК и однородных РТЛ.

Рассмотрим отличительные особенности типовых структур РТК и РТЛ.

В РТК-1 (см, рис, 62,а) робот 4 осуществляет только загрузку пресса, Съем детали производится автоматически (например, сдув струей сжатого воздуха). Исходное состояние ПР — втянутая рука и поднятая колонна. Последо- мательность движения следующая: колонна опускается, захватывается деталь па позиции 3, колонна поднимается, рука выдвигается, колонна опускается, де- галь загружается в матрицу штампа, колонна поднимается и рука вдвигается, ()дновременно с отработкой движений ПР и УПД следующая деталь поступает на позицию 3, По окончании рабочего хода пресса цикл повторяется,

В РТК-2 (см, рис, 62,б) для загрузки детали в пресс используется поворот руки, что связано с различными вариантами размещения оборудования,

В РТК-3 (см, рис, 62,в) ПР производит загрузку пресса, а по окончании рабочего хода пресса снимает деталь и опускает в тару После этого начинается процесс взятия и установа следующей детали,

В РТК-4 (см, рис, 62,г) установ детали осуществляет одна рука ПР, а съем осуществляется другой рукой,

В РТК-5 ПР (см, рис, 62,д) выполняет те же функции, что и в РТК-4, ылмсо вместо поворота рук осуществляется их линейное (параллельно фронтальной плоскости пресса) перемещение,

В РТК-6 (см, рис, 62,е) применяются два одноруких ПР, из которых один ус I апавливает, а другой снимает детали,

В РТК-7 (см, рис, 62,ж), в отличие от РТК-6, применяются два одноруких III', но установ - съем детали осуществляется без поворота рук путем подъема- опускания и выдвижения-втягивания,

РТК-8 (рис, 62,з) представляет собой модуль для трехпереходной штамповки, а в РТК-9 один двурукий ПР обслуживает два пресса (рис, 62,и),

Роботизированные технологические линии могут иметь различное число прессов,

В РТЛ-1 (см, рис, 63,а) двурукие ПР осуществляют установ-съем деталей, а также транспортирование их между прессами,

В РТЛ-2 (рис, 63,б) передача деталей от пресса к прессу осуществляется специальным транспортным устройством 6, Однорукие ПР установлены возле каждого пресса и осуществляют установ и съем деталей,

PTJI-3 (рис, 63,в) представляет ряд РТК-4, увязанных специальными транспортными устройствами,

Рис 62.- Типовые структуры РТК листовой штамповки мелких деталей: 1-пресс; 2-устройство подачи заготовок; 3-позиция базирования заготовок; 4-ПР; 5-Устройство приема деталей; 6-транспортное устройство ПР.

PTJI-4 (рис, 63,г) представляет ряд РТК-6, увязанных специальным транспортными устройствами,

В РТЛ-5 (рис, 63,д) каждый ПР производит съем детали с предыдущей позиции, транспортирование и установ их на последующую позицию.

Для РПС с жесткой связью номинальная (цикловая) производительность