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

Шиберные питатели используют для плоских ПО толщиной свыше 0,3 мм, размером в направлении перемещения до 150 мм, а также полых цилиндрических или прямоугольных ПО высотой до 100 мм. В последнем случае на пути перемещения шибера необходимо устанавливать направляющие планки толщиной не менее половины высоты перемещаемых ПО, такого же размера должен быть и шибер.

В этих питателях, как правило, ведомое звено передаточного механизма является ведущим для шибера. Байонетный передаточный механизм можно применять при маятниковом перемещении шибера. Иногда при ин­дивидуальном приводе шибер соединяют непосредственно со штоком пневмонии гидродвигателя.

Захватными элементами шибера могут быть открытые или закрытые трафареты, конструктивное исполнение которых зависит от толщины ПО и их конфигурации, точности и скорости подачи, вида технологической операции и способа удаления из рабочей зоны. Закрытые трафареты применяют редко, так как в этом случае требуется дополнительное время для выстоя на период входа и выхода рабочего инструмента. При открытых трафаретах имеется опасность отрыва ПО от шибера в начале движения и при остановке в конце рабочего хода, что снижает точность

Как следует из этих формул, наибольшее влияние на длину пути тор

подачи и ухудшает условия ориентации. Для исключения этого явления необходимо устанавливать рациональный закон движения, т. е. чтобы в начале движения шибер имел наименьшую скорость и плавное интенсивное нарастание скорости после соприкосновения с ПО, т.е. имел бы наибольшую величину положительного ускорения. Это позволит сократить разницу между скоростями шибера и ПО в момент, когда шибер догонит отскочивший от него ПО. Следовательно, шибер должен двигаться в период выбега с ускорением, не превышающим по абсолютной величине ускорение, с которым перемещается по инерции ПО, а длина пути выбега Sв шибера не должна быть меньше длины пути торможения ПО Sm т. е. условия движения ПО в период торможения будут следующими:

; (30)

; (31)

где а_вмах - максимальное ускорение движения шибера в период выбега; μ - коэффициент трения.

Как следует из этих формул, наибольшее влияние на длину пути торможения ПО оказывает максимальная скорость перемещения шибера υ_{ш mах} .

Следовательно, необходимо выбирать законы движения, которые бы обеспечили минимальное значение этого параметра. Кроме того, увеличение производительности питателя наряду с построением рациональной циклограммы его работы и уменьшением периода холостого перемещения захватного органа может быть достигнуто и путем увеличения периода рабочего перемещения. Последнее может быть достигнуто уменьшением периода разбега, так как уменьшение периода выбега нежелательно ввиду существенного его влияния на точность положения ПО перед рабочей позицией.

Таким образом, критериями для выбора рационального закона движения шибера являются: минимальное значение величины максимальной скорости шибера; наибольшая величина его положительного ускорения; наименьшая ве­личина его отрицательного ускорения; плавное изменение скоростей и ускорений; нулевое значение скоростей и ускорений на границах интервала рабочего перемещения.

Исходя из указанных критериев, можно сделать вывод о том, что закон движения шибера должен быть не симметричным, а со смещенным к началу координат центром тяжести графика изменения скоростей. Коэффициент асим- метоии закона движения

(32)

где S_р - путь разбега, мм.

Коэффициент асимметрии с учетом геометрических размеров кулачка привода питателя обычно принимают kа ≈ 3. На основании анализа известных законов движения и с учетом перечисленных требований в качестве рационального движения может быть принят закон с модифицированной трапецеидальной кривой ускорения, образованной сочетанием кривых постоянного и синусоидального изменения ускорения. С учетом принятой величины коэффициента асимметрии относительная продолжительность периода разбега

(33)

где t_р - период разбега; t_н - интервал рабочего перемещения.

Относительная продолжительность движения по закону синусоидального изменения ускорения внутри периодов разбега b₁ и выбега b₂ будет

где t₁ и t₂ периоды движения по закону синусоидального изменения ускорения; t_в – период выбега.

Скорости и ускорения шибера, обеспечивающие получение большой точности подачи ПО на рабочую позицию, представлены графиками (рис.40)

Рис 40. График изменения скорости(кривая 1) и ускарения (кривая 2)

Уравнения для определения перемещений, скоростей и ускорений за период разбега имеют вид:

для участка I (см. рис. 40) при значении текущего времени

0 ≤ t ≤ 0,0625tн:

(35)

(36)

(37)

(38)

где S - текущее перемещение шибера, мм; S_н - величина всего перемещения шибера (ход шибера), мм; υ - текущая скорость, мм/с; а - текущее ускорение, мм/с ;

для участка II при значении текущего времени

0,0625tн ≤ t ≤ 0,1875tн

; (39)

; (40)

Для участка III при значении текущего времени

0,1875t_H≤t≤0,25t_H:

;(41)

(42)

(43)

(44)

Для участка IV при значении текущего времени

Q

(45)

(46)

(47)

(48)

для участка V, при значении текущего времени

0,4375t_H≤t≤0,8125t_H:

(49)

(50)

(51)

для участка VI, при значении текущего времени

t=0,8125t_H=t_H:

(52)

(53)

(54)

При подаче ПО с прижатием его к плоскости, по которой он перемещается, характер закона движения шибера оказывает незначительное влияние на точность подачи ПО.

Рекомендации по выбору приводов, передаточных механизмов шиберных питателей представлены в табл. 14.

Подача ПО шибером может осуществляться тремя способами: поштучно (рис. 41,а), дорожкой (рис. 41,б) и ступенчато (каскадом) (рис. 41,в). Рабочий ход SШ шибера определяют в зависимости от размера ПО в направлении пода­чи l и способа перемещения:

при подаче поштучно

(55)

при подаче дорожкой и ступенчато

(56)

где Sn - перебег шибера, устанавливаемый конструктивно; L - расстояние от магазина до рабочей зоны; z - зазор, равный 3-5 мм.

Рис 41. Схемы способов подачи ПО :1-шибер, 2-ПО,3-магазин

Рис 42. Схема шиберного питателя с загрузкой из магазина: α-угол наклона магазина

Расчетное усилие, необходимое для продвижения шибера при отсекании ПО из магазина (рис. 42):

(57)

где Q₁ - усилие перемещения ПО из магазина; Q₂ - Динамическое усилие, возникающее при разгоне шибера;

β – коэффициент запаса, учитывающий возможное сцепление, обычно принимают Р = 1,5 - 2,0; Т - сила трения, развиваемая при движении ПО во время выталкивания из магазина; Gш - сила тяжести шибера и жестко связанных с ним деталей; а - ускорение, развиваемое в период разгона и определяемое приводом; g - ускорение силы тяжести; μ - коэффициент трения скольжения, равный для стали по стали со слабой смазкой, μ = 0,12 - 0,15; G_N - нормальная составляющая от сил тяжести ПО, находящихся в магазине.

Питатель с индивидуальным пневмоприводом (рис. 43) позволяет увеличивать ход шибера по сравнению с ходом ползуна пресса и поршня привода более чем в 2 раза благодаря наличию редуктора с зубчатой передачей. Питатель монтируется в штамп. Вырубленная заготовка проталкивается через матрицу и попадает на загрузочную позицию питателя, откуда перемещается на следующий переход штампа, где производится вытяжка.

Р ис 43. Схема шиберного питателя: 1-клапан трехходовой; 2-шибер; 3-пневматический цилиндр; 4-поршень цилиндра; 5-шток с рейкой; 6-8-зубчатые колеса; 9-подвижная рейка; 10-каретка; 11-упор; 12-пружина собачки; 13-распределитель воздуха; 14-державка собачки; 15 – собачка; 16-регулятор потока

6. РЕВОЛЬВЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ

Револьверные питатели наиболее эффективно используют при выполнении на одной операции двух и более переходов для подачи плоских ПО толщиной свыше 0,5 мм и объемных диаметром до 60 мм. Исходными технологическими данными, определяющими конструкцию питателя, являются: характери­стика ПО — конфигурация, размеры, точность изготовления, серийность выпуска, вид технологической операции и переходов; характеристика технологической машины — число ходов или оборотов в минуту, закрытая высота (между ползуном или шпинделем и столом), величина хода ползуна или шпинделя; действительная производительность (необходимая), равная числу ПО, которые обрабатываются в единицу времени при реальных условиях эксплуатации.

В общем виде револьверные питатели состоят из привода, механизмов периодического движения, торможения и фиксации диска, блокировки и конструктивных элементов для загрузки питателя, фиксации ПО и удаления готовых ПО. В зависимости от вида технологической операции и переходов, точности изготовления ПО, конструкции привода и механизма периодического движения можно обойтись без механизмов передаточного, фиксации, торможения и блокировки. Их функции зачастую совмещают оставшиеся механизмы и кон­структивные элементы.

Основным требованием, предъявляемым к приводу, механизмам передаточному, периодического движения и торможения диска, является выполнение заданных законов движения, обеспечивающих плавность поворота диска, от­сутствие скачков угловой скорости и пиков кривой угловых ускорений, приводящих к ударам и значительному увеличению усилий, действующих на механизмы, а следовательно, быстрому износу и потере точности в работе.

Механизм периодического движения диска поворачивает рабочий диск на определенный угол в зависимости от числа гнезд в нем с последующим выстоем на период, необходимый для выполнения технологической операции, входа и выхода инструмента, загрузки и разгрузки питателя. Конструкция этого механизма определяет точность работы всего питателя и наличие механизмов фиксации, торможения и блокировки. Ведущее звено имеет одно из следующих видов движения: непрерывно или прерывисто вращательное и колебательное по дуге окружности. Число ведущих звеньев может быть одно, два и более.

Периодическое движение рабочего диска осуществляет один из следующих механизмов: мальтийский, кулачковый получервячный, фрикционный, шарнирно-зубчатый, с обгонной муфтой и храповой.

6.1. ХРАПОВОЙ МЕХАНИЗМ

Храповой механизм является наиболее распространенным, поскольку прост в изготовлении. У него нет жесткой связи между ведущим звеном — собачкой и ведомым — свободно сидящим на оси храповым колесом, поэтому при остановке собачки рабочий диск продолжает вращение по инер­ции. Это явление вызывает необходимость установки постоянно действующих тормозов и фиксаторов, В механизмах с двумя и более собачками уменьшаются нагрузки в местах контакта собачки с храповым колесом, а следовательно, повышается их износостойкость. Внутреннее зацепление уменьшает габариты питателя, но увеличивает нагрузки на собачки, так как с уменьшением радиуса действия собачек увеличивается усилие поворота. В случае, если рабочий диск является и храповым колесом, в местах контакта с собачкой необходимо уста­навливать вставки повышенной износостойкости. Размеры основных элементов храпового механизма (рис. 44) определяют по приведенным ниже формулам.

Полный ход ползушки, мм

(58)

г де Sу - ход ползушки, соответствующий повороту на угол γ, мм; Sn - пере­бег ползушки, мм, принимаемый равным (0,03 - 0,05) Sу.

Рис 44. Схема храпового механизма

Перебег ползушки должен обеспечивать свободный вход собачки во впадину храпового колеса.

Ход ползушки

где R₀ расстояние отточки касания собачки с диском до центра, мм:

(60)

Здесь Dн-наружный диаметр, мм; Dв-диаметр впадин, мм

(61)

Где d_г-диаметр гнезда, мм

Расстояние между осями диска и собачки, мм,

(62)

6.2. РАБОЧИЕ ДИСКИ

Рабочие диски транспортируют ПО от места загрузки через рабочую зону до их удаления. Конструктивное их исполнение зависит от многих факторов, как технологических, так и конструктивных, связанных с общей компоновкой питателя. Диски должны быть жесткими, сохраняющими в работе первоначальные размеры и в то же время максимально облегченными для уменьшения инерционных масс.

Стационарные диски обеспечивают большую точность транспортирования и совпадения с фиксирующими элементами, чем сменные. Стационарные диски могут быть специальными, предназначенными для одного ПО, и со сменными трафаретами или рабочими частями инструмента, устанавливаемыми в универсальных переналаживаемых питателях. Как правило, по вертикальной оси рабочие диски не перемещаются, но в отдельных случаях для выполнения рихтовочных, формовочных и вытяжных операций они могут иметь такое перемещение.

Р ис 45. Расчетная схема рабочего диска

Диаметр окружности центров гнезд (рис. 45)

(63)

где dг - диаметр гнезда, мм; L₁ - ширина перемычки между гнездами по окружности центров гнезд, мм; γ - угол поворота за один цикл, градусы.

Ширина перемычки между гнездом и наружной (торцовой) поверхностью L₂ обычно равна L₁.

Размеры гнезда определяются номинальными размерами и допусками ПО. При предварительной фиксации ПО в гнезде диаметр его

(64)