Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Автоматизация производственных процессов

АНАЛИЗ УСТАНОВОЧНЫХ РАЗМЕРНЫХ СВЯЗЕЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

Установочные размерные цепи необходимо всегда рассчитывать при автоматической установке заготовок или изделий на станок, в приспособления, на спутники, в накопитель, ячейку автоматического склада и т.д. Методика выявления и расчета установочных размерных цепей такая же, как и при сборке изделий. Разница состоит в том, что допуски размеров при установке заготовок или изделий в различные приспособления, как правило, значительно больше, чем при сборке изделий, и поэтому их легче обеспечить.

Выявление и расчет размерных цепей при автоматической установке изделий, загрузке и выгрузке оборудования должны обеспечить:

  • • работоспособность автоматической системы;
  • • обоснованный выбор методов и средств автоматизации для требуемых размерных связей;
  • • возможность сформулировать требования к размерной точности автоматических устройств;
  • • выбор методов и способов размерной наладки системы. Рассмотрим размерные связи, возникающие при автоматической

установке заготовки короткого вала в самоцентрирующий патрон токарного станка. Установку заготовки в патрон и съем детали осуществляет робот, что показано на рис. 4.3. Робот берет заготовку охватом из ячейки кассеты, вносит заготовку в рабочую зону станка так, чтобы ось заготовки совпадала с осью раскрытых кулачков патрона, а затем вдвигает заготовку в патрон, после чего дается команда на зажим кулачков патрона. Из рис. 4.3, а видно, что ввод заготовки в раскрытые кулачки патрона возможен, если отклонение от соосности Гд позиционируемой заготовки относительно оси кулачков патрона не превышает значения, определяемого по формуле

Г

Атах

где /) — диаметр раскрытых кулачков патрона; б — диаметр устанавливаемой в патрон заготовки.

Если в момент установки размер Гд окажется больше предельно допустимого значения Гд > Гд (рис. 4.3, б), то при движении захвата робота вдоль оси шпинделя заготовка торцом упрется в патрон и автоматическая установка заготовки будет невозможна. Следовательно, обеспечение требуемого значения соосности Гд является условием реализуемости автоматической установки заготовки в патрон. Допустимое значение соосности Гд определяется на основании приведенной выше формулы. Поскольку для большинства патронов с механическим приводом закрепления заготовки диапазон раскрытия кулачков может быть достаточно большим, проблем обеспечения требуемого значения соосности заготовки и поверхности кулачков не возникает. Однако более подробное рассмотрение процесса установки заготовки показывает, что проведенного расчета для определения допустимых отклонений от соосности недостаточно. Допустим, например, что диаметр поверхности раскрытых кулачков превышает диаметр заготовки на 20 мм. В этом случае согласно формуле допустимое отклонение от соосности будет равно ГДтах = 10 мм. Полностью же размер с учетом соосности запишется в следующем виде: Гд = (0 ± 10) мм.

Рассмотрим процесс закрепления заготовки во времени. Кулачки, сдвигающиеся к оси патрона, при наличии отклонения от соосности будут стремиться переместить заготовку и схват робота в новое положение. Следовательно, возникнут упругие силы при передаче за-

готовки от робота в патрон. Величина этой силы может быть определена по формуле

где J — жесткость системы.

При жесткости робота /роб = 500 Н/мм в случае отклонения от соосности Гд = ГДтах = 10 мм упругая сила, действующая в момент закрепления на робота, заготовку и кулачки патрона, составит:

Р = 500 Н/мм • 10 мм = 5000 Н.

Вторым не менее важным условием определения предельно допустимого отклонения от соосности является ограничение на возникающие упругие силы, определяемое конкретными условиями установки, т.е. моделью станка, величиной и прочностью заготовки, параметрами робота. Допустим, для установки валика упругая сила не должна превышать 100 Н. Тогда допустимое отклонение от соосности составит:

Гдтах=/,/у= Ю0/500 = 0,2 мм.

В данном случае второе условие значительно жестче, так как

Схема размерных связей при автоматической загрузке станка

Рис. 4.3. Схема размерных связей при автоматической загрузке станка

Г' < г

Атах Атах*

Далее необходимо построить размерную цепь (рис. 4.3, в), которая описывается уравнением

Г =Г+Г+Г-Г-Г-Г-Г

1 Д 1 1 12 13 1 4 15 1 6 17

где Tj — отклонение от соосности поверхностей технологической базы, определяет положение заготовки в захвате робота; Г2 — отклонение от соосности поверхности заготовки и захвата; Г3 — расстояние от оси центрирования захвата робота до базы отсчета размеров при автоматическом перемещении захвата робота в соответствии с запрограммированным значением; Г4 — расстояние от базы отсчета размеров до основной базы робота, определяющего его положение относительно станка; Г5 — расстояние между станком и роботом; Г6 — расстояние от оси шпинделя станка до основной базы станка; Г7 — отклонение от соосности кулачков патрона от оси шпинделя, вызванное погрешностью центрирования кулачков патрона.

При работе робототехнического комплекса действительное значение соосности Гд будет меняться в основном из-за погрешностей позиционирования робота, тепловых деформаций, погрешностей установки заготовки в схвате. При автоматической работе РТК необходимо, чтобы каждую заготовку робот устанавливал в патрон станка без поднастройки и регулировки, поэтому соосность Гд нужно обеспечивать по методу полной взаимозаменяемости. При этом допуск замыкающего звена должен быть равен сумме допусков составляющих звеньев:

т =г+т+г+т+г+т+т УД 1 12 73 у4 ?5 у6 У7’

где Гр Г2,..., Т1 допуск размеров соответствующего номера. Рассмотрим допуски составляющих размеров. Допуск соосности Г, нужно взять с чертежа заготовки, которую предлагается обрабатывать на РТК. Для необработанной поковки допуск может превысить допуск исходного звена. Допуск Г2 определяется погрешностью установки заготовки в захвате робота и погрешностью центрирования захвата. Для необработанной поковки погрешность установки может быть существенна по величине. Для рассматриваемого примера сумма допусков значительно превысит допуск замыкающего звена. Следовательно, при принятых допусках обеспечить необходимые условия установки заготовки нельзя.

Возможно несколько путей решения этой задачи. Во-первых, сократить допуски на составляющие звенья Г2, Г3,..., Г6 за счет применения более точного захвата с меньшей погрешностью центрирования, расположения робота непосредственно на станине станка, ограничения диапазона рабочих температур при эксплуатации РТК ит.д.

Во-вторых, нужно искать конструктивные решения с целью увеличения допуска замыкающего звена. Например, расширение допуска при той же допустимой силе упругости может быть обеспечено снижением жесткости закрепления заготовки в захвате робота. Этот путь наиболее эффективен, и поэтому в большинстве случаев схваты роботов делают подпружиненными. Однако чрезмерное уменьшение жесткости закрепления заготовки в схвате с увеличением массы заготовки будет приводить к большой погрешности позиционирования оси заготовки в захвате робота. При таком подходе вначале выбирается наиболее дешевый робот с приемлемой точностью позиционирования и определяется ожидаемое значение поля рассеяния сод размера Гд по формуле

®д = X®;.

где (Од — поля рассеяния составляющих звеньев. По величине сод определяется максимально допустимое значение смещения заготовки ГДтах. Далее по известным значениям допустимой силы упругости и максимально допустимого значения смешения заготовки определяется допустимое значение жесткости схвата:

*^доп ^/^Дтах'

По известным значениям Удоп и ГДтах можно сконструировать пружинный упругий подвес захвата робота.

Рассмотренная задача анализа расчета размерных цепей установки заготовки роботом в патрон аналогична многим другим, возникающим при сборке.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

  • 1) при автоматической установке одной заготовки или изделия на другое при различных сборочных процессах необходимо обеспечить соответствующие размерные связи;
  • 2) обеспечение этих размерных связей непосредственно не влияет на конечные размерные показатели изделия, т.е. на его качество, но существенно влияет на работоспособность автомата;
  • 3) автоматизация производственных процессов требует более глубокого анализа сущности автоматизированного процесса.
 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы