Автоматизация загрузки заготовок

ГОУ СПО

Пермский Авиационный Техникум

Им. А.Д. Швецова

Автоматизация загрузки заготовок.

Группа: АО-04-2

Сдал: Коряков А.В.

Принял: Смолин П.О.

1. Загрузка заготовок.

Загрузка заготовок на станки, прессы, сборочные и другие машины – часть операции обработки и сборки деталей. Анализ вспомогательного времени показывает, что на универсальных станках затраты времени на загрузку и разгрузку заготовок являются самыми значительными и составляют от 20 до 70% всего вспомогательного времени.

Задачи механизации и автоматизации загрузки различных заготовок – одни из наиболее сложных в общем комплексе работ по автоматизации технологических процессов. Сложность заключается в большом разнообразии технологических процессов обработки и сборки, форм и размеров заготовок.

Внедрение в производство твердосплавных режущих и измерительных инструментов, пуансонов и матриц, алмазных режущих инструментов привело к созданию быстроходных станков, прессов и других машин. На таких машинах основное (машинное) время обработки деталей уменьшается в несколько раз, однако это не приводит к значительному повышению производительности труда, если не уменьшается вспомогательное время. Например, до использования высокопроизводительных инструментов машинное время = 120 с, вспомогательное время = 120 с, оперативное время = 120 + 120 = 240 с, после внедрения твердосплавного инструмента машинное время = 30+ 120 = 150 с, т.е. уменьшилось в 2,5 раза. Из примера следует, что для повышения производительности необходимо уменьшить и вспомогательное время. Сокращение вспомогательного времени за счет ускорения загрузки и разгрузки заготовок может быть достигнуто путем внедрения автоматических быстродействующих загрузочных устройств. Кроме того, автоматизация загрузки и разгрузки освобождает рабочего от выполнения однообразных монотонных действий, а следовательно, облегчает и улучшает условия его труда, значительно повышает производительность как за счет ускорения движений при загрузке и разгрузке, производящихся специальными устройствами, так и за счет представляющейся возможности обслуживания рабочим нескольких станков.

1. Классификация заготовок.

Заготовки в машиностроении бывают четырех видов – бунтовые (проволока или лента, свернутые в бунт-катушку), прутковые (прутки, полосы), штучные (литье, штампованные, полуфабрикат, поступающий на дальнейшую обработку после отрезки от прутка и др.) и порошковые (пресс-порошки, гранулы и др.) для получения пластмассовых, металлокерамических и керамических деталей.

Из бунтового материала, имеющего большую длину, может быть получено очень большое число деталей, меньшее число – из пруткового материала и только одна деталь – из штучной заготовки. Поэтому изготовлять малые по размерам детали целесообразно из бунтового и пруткового материала. Для получения более высокого коэффициента использования материала необходимо применять штучные заготовки, по форме и размерам близкие к готовой детали. Бунтовые и прутковые материалы поставляют металлургические предприятия. Из порошков получают чаще всего штучные заготовки, обработка которых почти не требуется.

Автоматические загрузочные приспособления превращают полуавтоматы в автоматы, позволяют пересмотреть режимы работы станков и других машин с целью их интенсификации, создают условия для рациональной компоновки автоматических поточных линий, повышают культуру производства и улучшают охрану труда работающих. В массовом и крупносерийном производствах создают специальные загрузочные и разгрузочные приспособления в соответствии с формой, видом, и размерами заготовки. В серийном и мелкосерийном производствах иногда приходится в течении одной смены обрабатывать всевозможные детали из разных заготовок. Поэтому применение различных загрузочно-разгрузочных приспособлений, соответствующих каждой из заготовок потребовало бы длительного времени на установку и наладку таких устройств. В серийном производстве следует использовать универсально-наладочные устройства, позволяющие быстро их переналадить под каждую из разных по форме и размерам заготовок. Таким образом, загрузочно-разгрузочные устройства рекомендуют как в массовом и крупносерийном, так и в серийном и мелкосерийном производствах.

1.3 Питание станков бунтовым материалом.

Проволоку, свернутую в бунт, вручную или с помощью подъемно-транспортных устройств загружают на приспособление для загрузки. Конец проволоки пропускают через правильное устройство, устройство для подачи проволоки, специальное приспособление и вводят в рабочую зону автомата. Правильные ролики регулируют с помощью винтов для ввода между ними проволоки разных диаметров. Иногда (например, на автоматах для навивки пружин) устанавливают два правильных устройства во взаимно-перпендикулярных плоскостях, чтобы лучше выпрямлять проволоку.

Подающее устройство с помощью кривошипного, кулисного или кулачкового механизма совершает возвратно-поступательное движение. Движение к рабочей зоне производится в то время, когда специальное приспособление разжато, и проволока беспрепятственно проходит в рабочую зону. Затем специальное приспособление сжимает проволоку, подающее устройство и движется в исходное положение. В это время деталь изготовляется и отрезается от бунта, чтобы при дальнейшем разжатии приспособления проволока вновь подавалась бы в рабочую зону

Принцип действия шарикового механизма захвата материала: три шарика находятся во втулке с внутренней конической поверхностью. При перемещении каретки вперед шарики, заклиниваясь между проволокой и коническим отверстием корпуса, перемещают материал на величину каретки. При движении каретки назад шарики расклиниваются и скользят по проволоке. Зажим проволоки осуществляется в цанговом или клещевом патроне. Синхронность работы подающего устройства и патрона обеспечивается системой управления, выполняемой чаще всего в виде распределительного вала с кулачками.

1.4 Питание станков прутковым и ленточным материалом.

Прутки, ленты, листы длинной 1…3 м загружают на станки и прессы. Прутки, поступающие на предприятие перед загрузкой, правят, калибруют, чтобы они не имели прогиба больше заданного значения, так как он влияет на точность изготавливаемой детали, и разрезают на размер, обеспечивающий наименьший неиспользуемый остаток прутка.

Пруток загружают через шпиндель на станок. Закрепляют его чаще всего в цанговом патроне, находящемся в рабочей зоне. Механизм подачи располагают с противоположной стороны от патрона, чтобы не мешать рабочим органам производить обработку. Пруток подают в рабочую зону тогда, когда патрон разжат. Подачу обеспечивают различными способами: собственным весом; грузом, тянущим трос и поводок, закрепленным на конце прутка; вращающимися роликами за счет сил трения, возникающих между роликами и прутком.

1.5 Питание станков штучными заготовками.

1.5.1 Магазинные загрузочные приспособления.

Бесперебойная работа станка или другой машины требует, чтобы заготовки подавались в рабочую зону сразу же после съема готовых деталей. Таким образом, необходимо создать устройство с запасом заготовок, ориентированных в пространстве относительно приспособления у рабочей зоны машины.

Магазинным загрузочным приспособлением (МЗП) называется устройство, в котором заготовки находятся в ориентированном положении в один ряд. В магазин заготовки загружает рабочий. Запас заготовок должен обеспечить бесперебойную работу станка в течении 20…25 мин, чтобы рабочий успел обслужить несколько станков. МЗП механизирует загрузку, так как рабочий каждую заготовку ориентирует и устанавливает в магазин.

Магазин – емкость определенной формы. В него загружают ориентированные заготовки в один ряд. Располагают его вертикально, горизонтально или наклонно. Заготовки перемещаются по магазину от зоны загрузки до выхода под действием собственного веса (магазины с углом горизонтали не менее ) или принудительно толкателем (магазины – горизонтальные или наклонные: угол наклона к горизонту до ).

Механизм поштучной выдачи заготовок – отсекатель с приводом отсекателя расположены около магазина. Питатель непосредственно передает заготовку от магазина в рабочую зону. Привод питателя может быть механическим, пневматическим, гидравлическим. В последних случаях он состоит из штока, цилиндра, поршня и пружины. Подпружиненная планка удерживает заготовку в гнезде питателя.

Питатель подает заготовку в рабочую зону, где она устанавливается и закрепляется в приспособление на станке, затем питатель начинает движение в обратном направлении ( к магазину). Подпружиненная планка отгибается, чтобы не сдвинуть заготовку в приспособлении и не сломаться самой. Возврат планки в исходное положение осуществляется пружиной. После раскрепления детали кулачками или другими зажимными элементами приспособления, чаще всего под действием пружины, выталкиватель (сбрасыватель) удаляет готовую деталь из приспособления.

В МЗП загружают заготовки сложной формы, когда их ориентация без участия рабочего затруднена или при автоматической ориентации их поверхности могут повреждаться, а также, если нужно подать на сборку много разных деталей и размещение более габаритных автоматических бункерных загрузочных приспособлений (БЗП) не позволяют размеры сборочного автомата. Кроме того, при незначительной партии деталей, если более дорогие и сложные БЗП экономически не целесообразны, применяют МЗП.

1.5.2. Бункерные загрузочные приспособления.

Бункерные загрузочные устройства (БЗУ) состоят из магазинного загрузочного приспособления с добавлением емкости-бункера, куда загружают не ориентированные заготовки (навалом), и автомата питания – механизма для ориентации и захвата заготовок. В отличие от МЗП, где каждую заготовку ориентируют в пространстве и загружают в магазин, в БЗП рабочий не касается каждой заготовки, а высыпает их из тары в бункер – таким образом БЗП автоматизирует загрузку.

Ориентировка и захват заготовок автоматом питания осуществляется при возвратно-поступательном, маятниковом, колебательном и вращательном движениях захватывающего устройства. Не при каждом движении этого устройства может произойти захват заготовки, но в среднем за единицу времени (час, смену) число захватов одинаковое, т.е. производительность автомата питания получается примерно постоянной. Из автомата питания правильно ориентированные заготовки поступают через лоток в магазин или непосредственно в питатель. Для обеспечения бесперебойной работы оборудования должно быть на 10…15% больше производительности станка. Конструкция автомата питания должна быть такой, чтобы в случае переполнения лотка и магазина заготовками вновь захваченные заготовки сбрасывались в бункер.

Механизм ориентации и захвата, выполненный, например, в виде вращающегося диска с крючками по периферии, предназначен для втулок, трубок и колпачков, у которых высота l больше диаметра d. Засыпанные в бункер l заготовки, скатываясь по наклонному дну в корпус, встречают на своем пути крючки, установленные на вращающемся диске. Захваченные крючками заготовки передаются в приемник, а затем попадают в магазин-трубку. Если трубка заполнена до отказа или заготовка заняла на крючке неправильное положение и не может попасть в приемник, то вращение диска автоматически прекращается с помощью муфты предельного момента.

Производительность автоматов питания зависит от скорости движения (числа оборотов или двойных ходов) рабочего органа захвата, числа захватных органов, коэффициента вероятности захвата заготовок и определяется по формулам:

- для случая, когда захватный орган имеет вращательное движение;

- для случая, когда захватный орган имеет маятниковое или возвратно-поступательное движение.

Здесь - окружная скорость захватных органов, м/мин; - коэффициент вероятности захвата, определяемый экспериментально для каждого типа механизма; m – шаг захватных органов, мм; n – число колебаний или двойных ходов захватного органа, мин; k – число заготовок, которые одновременно могут быть захвачены и ориентированы захватным органом.

Для мелких и средних деталей широко применяются вибробункеры. В чашу (бункер) с коническим дном подают заготовки (навалом). По винтовому лотку, закрепленному на чаше, заготовки движутся снизу вверх. Вибрации лотка разъединяют сцепившиеся заготовки. На лотке с углом подъема находится заготовка. Под действием электромагнита и упругих рессор, расположенных у вертикали под углом , лоток с заготовкой получает сложные колебания (вертикальные и круговые).

При втягивании электромагнита рессоры сгибаются, занимая вертикальное положение =0. При этом лоток с деталью получает импульс движения со скоростью , направленный под углом - . При возврате в исходное положение электромагнита движение лотка прекращается, и под действием рессор лоток начинает быстрое обратное движение. Заготовки при этом продолжают по инерции движение вперед и за счет вертикального импульса отрываются от лотка. Заготовка опускается на лоток дольше своего первоначального положения.

Для подачи заготовок, ориентированных определенным образом, лоток и чаша имеют различные ориентирующие устройства, располагаемые ближе к выходу заготовок. Ориентирующие устройства конструируют с таким расчетом, чтобы заготовки, находящиеся на лотке в требуемом положении, продвигались далее, а находящиеся в других положениях сбрасывались на дно в общую массу заготовок. К примеру, для подачи деталей типа винтов головкой вниз можно применить ориентирующие устройства.

Косой отсекатель отстоит от лотка на величину, несколько большую толщины головки, чтобы заготовки, движущиеся головкой вниз, проходили под отсекателем и удерживались на лотке. Заготовки, движущиеся головкой вверх, косым отсекателем сбрасываются.

Если нужно получить из бункера заготовку с головкой, расположенной вверх, то используют отсекатель. Отсекатель размещается против узкой стороны лотка и детали, движущиеся головкой вниз, сбрасываются с лотка, ибо их центр масс располагается вне лотка. В паз отсекателя входит головка, повернутая вверх, и поэтому такие заготовки подаются в рабочую зону станка или в магазин.

Рассмотрим ориентирующие устройства для коротких валиков с цапфой на конце. Если нужно подавать валики вертикально цапфой кверху, то ориентирующее устройство будет состоять из двух отсекателей. Детали, лежащие на лотке, пройдя под отсекателем, попадут под второй отсекатель, состоящий из неширокого лотка и удерживателя. Детали, расположенные цапфой вверх, удержатся на лотке козырьком и подадутся в рабочую зону станка. Если цапфа должна быть внизу, то у отсекателя лоток выполняют наклонным с пазом, несколько большим по высоте и ширине, чем высота и диаметр цапфы.

Проектирование вибробункера с электромагнитным приводом сводится в основном к определению геометрических параметров чаши, выбору частоты колебаний бункера и расчету максимальной скорости движения заготовок по магазину. Диаметр D цилиндрической чаши и ее высоту определяют исходя из условий обеспечения емкости, гарантирующей бесперебойную работу питаемого технологического агрегата, и такого расположения ориентирующего устройства, которое размещалось бы выше уровня максимальной загрузки бункера.

Обычно принимается диаметр чаши , но не меньше диаметра принятого нормализованного вибратора ( - длина подаваемых деталей).

Так как в большинстве случаев чашу изготавливают из алюминия, угол подъема винтовой дорожкой магазина . Угол подъема дорожки и ее средний диаметр определяют шаг винтовой направляющей . Во избежание заклинивания заготовок между витками шаг винтовой дорожки должен быть в 1,5 – 2 раза больше высоты транспортируемых заготовок. Тогда средний диаметр винтовой направляющей

Требуемая наивысшая скорость движения деталей по лотку

где L – шаг между деталями (при движении вплотную назначают обычно равным длине заготовки), мм; - время технологического цикла обработки или измерения детали, с; С - коэффициент плотности потока.