Разработка и оптимизация технологического процесса загрузки-выгрузки /Дипломный проект / Дипломная работа /

Автоматизация производственных процессов является характерной чертой современного прогресса. Без автоматизации невозможны высокие темпы дальнейшего роста производительности труда. Одной из основных проблем при автоматизации технологического оборудования и, в частности, металлорежущих станков, является автоматизация загрузки заготовок и разгрузки (съема) обработанных деталей, а при создании автоматических линий, кроме того, и автоматизация транспортных перемещений между станками.

Автоматизация загрузки и разгрузки в общем комплексе задач по автоматизации технологических процессов является одной из наиболее сложных, что вызвано разнообразием процессов, а также форм и размеров заготовок (деталей). Иногда конструкция заготовок такова, что автоматизировать загрузку невозможно.

Автоматизация загрузки и разгрузки оборудования, находящегося в эксплуатации, позволяет изменить процесс труда, повысить безопасность и коэффициент использования оборудования, а в некоторых случаях интенсифицировать режим его работы; полуавтоматические станки и станки с ручным управлением можно превратить в автоматы, снизив тем самым штучное время обработки, и широко использовать многостаночное обслуживание. [Ист. 1]

Автоматизация производственных процессов является одним из ключевых направлений развития современной промышленности. Эффективная организация загрузки и выгрузки заготовок и деталей на предприятиях позволяет повысить производительность, сократить время обработки и минимизировать потери. Важную роль в этих процессах играют промышленные роботы, которые обеспечивают высокую точность, надежность и безопасность операций.

В данной работе рассматриваются вопросы проектирования и оптимизации технологического процесса загрузки-выгрузки с использованием робототехнического комплекса (РТК). Особое внимание уделяется разработке схемы компоновки, выбору промышленного робота, проектированию устройств накопления и поштучной выдачи заготовок, а также созданию эффективного захватного устройства.

В условиях роста требований к качеству и скорости производства автоматизированные решения становятся необходимостью для современных предприятий. Внедрение роботизированных систем загрузки и выгрузки позволяет:

снизить затраты на ручной труд;

минимизировать влияние человеческого фактора на производственные процессы;

повысить точность и повторяемость операций;

сократить производственные потери;

повысить безопасность труда.

Таким образом, разработка эффективного технологического процесса загрузки-выгрузки с применением промышленных роботов представляет собой актуальную задачу, способствующую повышению конкурентоспособности производства.

Разработать и оптимизировать технологический процесс загрузки-выгрузки путем проектирования схемы компоновки, выбора промышленного робота, создания устройств накопления и поштучной выдачи заготовок, а также разработки захватного устройства и системы управления робототехническим комплексом.

Задачи исследования:

1. Анализ существующих методов загрузки-выгрузки и выявление их недостатков.

2. Разработка схемы компоновки технологического процесса.

3. Исследование и выбор промышленного робота, подходящего для выполнения задач загрузки и выгрузки.

4. Проектирование устройств накопления и механизма поштучной выдачи заготовок.

5. Разработка конструкции захватного устройства и его крепления к манипулятору.

6. Проведение расчетов, связанных с работой захватного устройства (силы, напряжения, усилия привода).

7. Разработка системы управления робототехническим комплексом.

8. Анализ эффективности предложенных решений.

Методы исследования

Для достижения поставленных целей в работе используются следующие методы:

Аналитический метод – исследование научной и технической литературы по автоматизации процессов загрузки и выгрузки.

Математическое моделирование – расчеты сил, нагрузок и напряжений в элементах системы.

Методы проектирования – разработка компоновочных схем, выбор конструктивных решений.

Экспертный анализ – оценка предложенных решений с точки зрения их экономической целесообразности и производственной эффективности.

Результаты работы могут быть применены на предприятиях, использующих роботизированные комплексы для автоматизации загрузочно-разгрузочных процессов.

 Антиплагиат высокий

Введение 4

1. Разработка схемы компоновки 6

1.1. Область применения и назначение станка загрузки-выгрузки 8

1.2. Техническая характеристика станка 9

1.3. Выбор промышленного робота 9

1.3.1. Классификация существующих промышленных роботов 9

1.3.2. Обоснование выбора промышленного робота 12

1.3.3. Техническая характеристика промышленного робота 18

1.4. Разработка устройств накопления и поштучной выдачи заготовок 20

1.4.1. Выбор и расчёт устройства накопления заготовок 20

1.4.2 Разработка механизма поштучной выдачи заготовок и деталей 22

1.4.3. Выбор и расчёт устройства накопления и поштучной выдачи деталей. 23

2. Разработка конструкции захватного устройства 24

2.1. Классификация захватных устройств 25

2.2. Конструкция захватного устройства, крепление его к манипулятору 28

2.3. Расчет механических захватных устройств 30

2.3.1. Расчёт сил, действующих в местах контакта ЗУ с объектом манипулирования 36

2.3.2. Расчет усилия привода 37

2.3.3. Определение напряжений на поверхностях контакта ЗУ с объектом манипулирования 38

3. Разработка системы управления РТК 39

3.1. Описание работы РТК 41

Заключение 42

Литература 43

1. Козырев Ю. Г. Промышленные роботы: Справочник.- 2-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1988.-392 с.: ил.

2. Промышленные роботы в машиностроении: Альбом схем и чертежей: Учеб. Пособие для технических вузов/ Ю. М. Соломенцев, К. П. Жуков, Ю. А. Павлов и др.; Под общ. Ред. Ю. М. Соломенцева.- М.: Машиностроение, 1986.- 140 с.: ил.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х томах. Т1. 5-е издание. Изд. Машиностроение. 1980. -728с.

4. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х томах. Т2. 5-е издание. Изд. Машиностроение. 1978. -559с.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя: В 3-х томах. Т3. 5-е издание. Изд. Машиностроение. 1978. -557с.

6. Е. Ф. Винокуров. Справочник по сопротивлению материалов. Изд. Наука и техника, 1988. – 464с.

7. Ю. М. Соломенцев. Роботизированные технологические комплексы и гибкие производственные системы в машиностроении. Изд. Машиностроение. 1989.

8. А. А. Панов Обработка металлов резанием: Справочник технолога. Изд. Машиностроение. 1988. – 736с.

9. Современные промышленные роботы: Каталог. Под ред. Ю. Г. Козырева. Изд. Машиностроение.

10. А. Н. Малов. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов. Изд. Машиностроение. 1974.

11. Балабанов, П. В. Программирование робототехнических систем : учебное пособие / П. В. Балабанов. — Тамбов : Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2018. — 81 c. — ISBN 978-5-8265-1938-7. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/94367.html 

12. Баршутина, М. Н. Микромехатроника : учебное пособие / М. Н. Баршутина. — Тамбов : Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2014. — 219 c. — ISBN 978-5-8265-1293-7. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/63870.html 

13. Булгаков, А. Г. Промышленные роботы. Кинематика, динамика, контроль и управление / А. Г. Булгаков, В. А. Воробьев. — Москва : СОЛОН-ПРЕСС, 2017. — 486 c. — ISBN 978-5-91359-013-8. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/90390tml 

14. Жмудь, В. А. Динамика мехатронных систем : учебное пособие / В. А. Жмудь, Г. А. Французова, А. С. Востриков. — Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2014. — 176 c. — ISBN 978-5-7782-2415-5. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/45367.html 

15. История и современность развития роботов : учебное пособие / В. С. Глухов, Р. А. Галустов, А. А. Дикой, И. В. Дикая. — Армавир : Армавирский государственный педагогический университет, 2019. — 231 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/82445.html 

16. Компоненты приводов мехатронных устройств : учебное пособие / С. В. Пономарев, А. Г. Дивин, Г. В. Мозгова [и др.]. — Тамбов : Тамбовский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2014. — 295 c. — ISBN 978-5-8265-1294-4. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/63857.html 

17. Кравцов, А. Г. Основы промышленной робототехники : учебное пособие для СПО / А. Г. Кравцов, К. В. Марусич. — Саратов : Профобразование, Ай Пи Ар Медиа, 2019. — 95 c. — ISBN 978-5-4488-0312-3, 978-5-4497-0195-4. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/85794.html 

18. Кравцов, А. Г. Промышленные роботы : учебное пособие / А. Г. Кравцов, К. В. Марусич. — Саратов : Ай Пи Ар Медиа, 2019. — 95 c. — ISBN 978-5-4497-0194-7. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/85795.html 

19. Кулаков, Д. Б. Роботы и робототехника: лабораторный практикум : учебное пособие / Д. Б. Кулаков, Б. Б. Кулаков. — Москва : Российский университет дружбы народов, 2018. — 124 c. — ISBN 978-5-209-07506-6. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/91065.html 

20. Медведев, В. А. Системы управления электроприводами роботов : учебное пособие / В. А. Медведев. — Воронеж : Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2019. — 194 c. — ISBN 978-5-7731-0733-0. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/93291.html 

21. Основы робототехники : учебное пособие / В. С. Глухов, А. А. Дикой, Р. А. Галустов, И. В. Дикая. — Армавир : Армавирский государственный педагогический университет, 2019. — 308 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/82448.html 

22. Подураев, Ю. В. Мехатроника: основы, методы, применение : учебное пособие / Ю. В. Подураев. — Саратов : Ай Пи Ар Медиа, 2019. — 256 c. — ISBN 978-5-4497-0063-6. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/86501.html 

23. Рыбак, Л. А. Роботизация машиностроительного производства : учебное пособие / Л. А. Рыбак. — Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2018. — 131 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/89858.html 

24. Рыбак, Л. А. Роботы и робототехнические комплексы : учебное пособие / Л. А. Рыбак, Е. В. Гапоненко, Ю. А. Мамаев. — Белгород : Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2013. — 84 c. — ISBN 2227-8397. — Текст : электронный // Электронно-библиотечная система IPR BOOKS : [сайт]. — URL: www.iprbookshop.ru/28394.html 

25. Степыгин, В. И. Теория механизмов и основы робототехники. Зубчатое зацепление : учебное пособие / В. И. Степыгин, Е. Д. Чертов. — Воронеж : Воронежский государственный университет инженерных технологий, 2019. — 56 c. — ISBN 978-5-00032-443-1.