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

Для комплектации подающих устройств отечественная промышленность в настоящее время освоила производство делительных механизмов на базе плоского кулака с передаточным отношением 3, числом циклов до 800 в минуту.

Валково-секторные подающие устройства являются универсальными, так как имеют бесступенчатую регулировку шага подачи. Средняя скорость подачи ленты может достигать 60 м/мин при числе ходов автомата до 1500 в минуту, а погрешность шага подачи ±0,05—0,2 мм. Поэтому такие подачи могут быть рекомендованы для использования во всех видах производства при изготовлении деталей и полуфабрикатов методом вырубки из лент нормальной и пониженной погрешности при шаге подачи до 500 мм.

Валковые подающие устройства с приводом от делительного механизма не имеют бесступенчатой регулировки шага подачи, величина шага задается диаметром сменного подающего валка, минимальный диаметр которого ограничивается жесткостью выходного вала делительного механизма. Средняя скорость подачи ленты — до 60 м/мин при максимальном числе ходов автомата до 800—1000 в минуту, погрешность шага подачи ±0,03—0,15 мм.

Данный тип подающих устройств рекомендуется использовать в крупносерийном и массовом производствах, а также при изготовлении деталей и полуфабрикатов из лент с повышенными отклонениями по толщине, предусмотренными соответствующими ГОСТами или ТУ.

4.5. ВАЛКОВЫЕ ПОДАЧИ С ИНДИВИДУАЛЬНЫМ ПРИВОДОМ

Для встраивания в гибкие производственные модули (ГПМ) используют валковые подачи для ленточного (рулонного) материала с индивидуальным приводом. При этом программируется шаг подачи материала, закон разгона — торможения валков подачи, необходимое число штампуемых деталей, цикловые команды исполнительным механизмам, переход на штамповку последующих изделий. После за­вершения штамповки одной детали автоматически осуществляется переход на штамповку последующей детали. Подачи с программным управлением (ПУ) предназначены для автоматизации штамповки материала шириной до 1000 мм. Дискретность установки шага — до 0,01 мм, погрешность шага — от ±0,05 мм до ±0,13 мм. Валковые подачи оснащаются электромеханическими управляемыми приводами или шаговыми гидроприводами. Скорость подачи материала достигает 60 м/мин при электроприводе и до 140 м/мин при гидроприводе. Схема участка для штамповки из рулонного материала с подачами с индивидуальным приводом приведена на рис. 37.

Валковые подачи с индивидуальным приводом и ПУ имеют ряд преимуществ перед валковыми подачами с приводом от машины. Основными из них являются: более низкая погрешность по шагу; легкая регулировка шага (набо­ром с пульта или от ПУ); универсальность и автономность от рабочей машины.

В то же время валковые подачи с индивидуальным приводом и программным управлением более дорогие, занимают большие площади и более трудоемки в обслуживании.

Краткие технические характеристики некоторых валковых подач приведены в табл. 6.

Рис 37. Схема участка для штамповки из рулоннго материала с подачами с индивидуальным электрическим приводом: 1-правильная машина; 2- падающие валки, 3-ТМ, 4- устройство ЧПУ, 5-привод, 6-рулон

Общий принцип проектирования валковых подач различных типов аналогичен и заключается в обеспечении условия перемещения материала на заданный шаг при оптимальном законе разгона — торможения подвижных масс, исключающем проскальзывание материала в захватных устройствах.

4.6. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАЛКОВЫХ ПОДАЧ С КИНЕМАТИЧЕСКИМ ЗАМЫКАНИЕМ ЗВЕНЬЕВ ПРИВОДА

Технологическими параметрами, необходимыми для проектирования и расчета, являются:

• материал подаваемой ленты;

• ширина и толщина ленты;

• шаг подачи;

• наибольшая частота ходов пресса с подачей в минуту;

• требуемая погрешность работы по шагу;

• коэффициент использования материала при штамповке;

• расположение оборудования, т. е. его геометрические размеры.

Требования к конструкции.

Конструкция подающего устройства должна удовлетворять следующим требованиям:

• зазоры в шарнирах четырехзвенных механизмов привода ведущего валка и механизма зажима не допускаются;

• в качестве опор шарниров рекомендуется использовать конические роликоподшипники с установкой их с предварительным натягом;

• в качестве опор приводного вала и валков следует использовать подшипники повышенной точности;

• направление толкателя тормоза относительно корпуса рекомендуется выполнять беззазорным с использованием направляющих качения или, в случае использования направляющий скольжения, с минимальным зазором, обеспечивающим подвижность соединения при заданных режима» работы;

• соотношения геометрический размеров звеньев четырехзвенных механизмов подающего устройства должны быть строго определенными, удовлетворяющими требованиям настоящий рекомендаций;

• суммарная упругая деформация деталей четырехзвенных механизмов (шатун, рычаг, пальцы, оси) подающего устройства при передаче максимальны» нагрузок не должна превышать требуемой (заданной) погрешности шага подачи;

• масса подвижный частей (валки, шатуны, рычаги, толкатели) должна быть минимальной благодаря выбору рациональных форм сечений и применению легких сплавов;

• механизм регулировки радиуса кривошипа должен обеспечивать жесткую фиксацию пальца кривошипа в заданном положении на всем диапазоне регулировки;

• устройства следует оснащать указателями положения эксцентриковой оси

• шатуна и крайнего положения ведущего валка при изменении шага подачи или толщины материала;

• при работе на летах малой жесткости толщиной менее 1 мм между подающим устройством и штампом необходимо устанавливать направляющие. предохраняющие ленту от продольного изгиба;

• погрешность изготовления валков должна соответствовать 11-му квалитету.

Расчет геометрических размеров звеньев исполнительных механизмов подающего устройств.

Исходными параметрами для расчета геометрических размеров звеньев исполнительных механизмов подающего устройства являются максимальные значения шага подачи Н_мах и толщина ленты Δ_мах(рис.38).

Рис 38. Расчетная схема валково-секторного падающего устройства

Расчет выполняется в такой последовательности. Вычисляют диамето ведущего валка

Максимальное и минимальное значения радиуса соединения ведущего валка с шатуном будут составлять:

При H=0, где ψ_5max- максимальный угол поворота(размаха) ведущего валка при максимальном шаге подачи;

Угол наклона шатуна к линии центров О₁О₄ при крайних положениях ведущего валка рекомендуется принимать в пределах

Текущее значение ридиуса соединения ведущего валка с шатуном для заданной величины шага подачи H

Радиус расположения расточки ведущего валка под установку оси шатуна

Эксцентриситет оси шатуна О3

Радиус кривошипа привода ведущего валка для заданной величины шарг подачи

Радиус кривошипа R2 привода механизма зажима ленты рекомендуется принимать в пределах (0,01-0,03)Н_мах в зависимости от величины и тре­буемой погрешности шара подачи, но не менее 3-3,5 мм. Далее вычисляют параметры:

• расстояние между осями вращения приводного вала и ведущего валка

• длину шатуна, связывающего кривошип приводного вала и ось ведущего валка.

• длины плеч рычага механизма зажима l₄= l₅ = l₆ =

=0,5 l₁.

Диаметр прижимного валка D₂ и расстояние l₇ между осями вращения приводного вала и рычага механизма зажима определяют конструктивно, исходя из общей компоновки узла

.

Длину валков рекомендуется принимать в пределах (0,4—0,6)В_мах с последующим уточнением данного параметра при поверочном расчете на контактную прочность пары валок— лента.

Расстояние между осями вращения ведущего валка и рычага прижимного валка рассчитывают по формуле

Где

Длина тяги привода механизма зажима

Угловое положение ведущего вала в начале и в конце цикла подачи соответсвенно

Определение необходимого тянущего усилия ведущего валка.

При проектировочном расчете размеры компенсационной петли ленты можно принять следующими (рис. 39)

L₁= 1.2 м; к, h₁- 0,6 м; φ' - 0,785398 рад, где L₁— расстояние между осями опорных роликов правильно-разматывающего и подающего устройств, м;

h₁— величина провисания ленты в компенсационной петле, м; φ' — угол между вертикалью и линией, соединяющей нижнюю точку компенсационной петли с осью верхнего ролика.

При расчете необходимо обеспечить условие равновесия ленты относи­тельно валков

где N₁ — общая сила прижима ленты к валку; μ₁ — коэффициент трения

скольжения пары «валок—лента»; k₂ — коэффициент запаса тянущего усилия ведущего валка.

Общая сила сопротивления перемещению ленты P₀ равна сумме составляющих сил сопротивления, обусловленных силой тяжести компенсационной петли P₀ , трением ленты в проводках подающего устройства Р^ и штампа силами инерции ленты Р^ и прижимного валка т. е.

В соответствии с колебанием длины ленты компенсационной петли сила тяжести ленты колеблется в определенных пределах, вызывая тем самым пере­менное сопротивление перемещению ленты.

Максимальная и минимальная силы тяжести компенсационной петли ленты:

где В – ширина ленты; Δ – толщина ленты; ρ – плотность

материала ленты. Сила сопротивления движению, обусловленная компенсационной петлей будет составлять:

Так как

Сила тяжести ленты, лежащей на столе автомата,

где L₂ – расстояние между осями приемного ролика подающего устройства и автомата; L₃ — расстояние между осью автомата и линией реза отхода ленты ножницами; k₁— коэффициент использования материала при штамповке; k₃ — кратность реза отвода ленты ножницами.

Зная величины G₁ и G₂, можно рассчитать силу сопротивления движению, обусловленную трением ленты в проводках подающего устройства и штампа:

;

,

где μ₃ — коэффициент трения скольжения ленты в проводках подающего устройства и штампе.

Максимальное значение углового ускорения ведущего валка определяют для положения радиуса кривошипа R₁ при α=β с использованием зависимости для кривошипно-шатунного механизма (см. рис.38)

,

где ω — угловая скорость вращения приводного вала; λ = безразмерный коэффициент шатуна кривошипно-шатунного механизма, Максимальное ускорение

Определив ε₁ и ε₂, рассчитываем силу сопротивления движению, обусловленную ускорением петли ленты:

Силы сопротивления движению ленты, обусловленные

ускорением лежа­щего на столе автомата участка ленты Р₄ и ускорением прижимного валика Р₅ определяют по

формулам

; .

;

;

;

где J₂— момент инерции прижимного валка относительно его оси вращени Предельные значения усилий сопротивления движению ленты будут составлять:

Вычислив P₀, можно определить усилия зажима ленты в валках N₁ и в тормозе N₂.

,

k_2=1,2÷1,3;

,

где μ— коэффициент трения скольжения пары «тормоз—лента»,

Расчет погрешности шага подачи для заданного режима работы

Процесс перемещения ленты валковыми подающими устройствами сопровождается упругим скольжением ленты относительно ведущего валка, вследствие чего фактический шар подачи меньше геометрического, а отношение разности между геометрическим Нг, и фактическим Нф значениями