Проєктування в середовищі CAD системи модульного магазину та захоплювача для роботизованого обміну деталями
Автор: Вента Богдан Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Розвиток технологій обробки з високою ефективністю та автоматизацією став трендом у виробництві. Для верстатів з ЧПК із високоякісним і складним процесом розробка прийшла до роботи з мінімальним втручанням оператора протягом усього періоду обробки. Складність виробів разом із комплексними можливостями верстатів призводять до потреби у великій кількості інструментів. Ці ідеї вимагають роботизованої зміни інструментів, яка є найдосконалішим типом автоматичної зміни інструментів. Роботизована зміна інструментів вирізняється на тлі інших типів автоматичної зміни високою швидкістю зміни та водночас високою потужністю інструментів. Ці функції роблять весь процес обробки ефективнішим із меншими витратами завдяки швидкій зміні інструменту. Тому розроблення модульного магазину та захоплювача для роботизованого обміну робочим інструментом, - є актуальною задачею та становить науковий інтерес. Об’єкт дослідження: навантаження на конструкцію стеку інструментів та захоплювач. Предмет дослідження: стек інструментів та захоплювач за статичного та динамічного навантаження й напруження та деформації які виникають. Мета дослідження: розроблення конструкції магазину роботизованої зміни інструменту та захоплювача для підвищення ефективності автоматизованої системи заміни інструменту в складі технологічної виробничої лінії. У першому розділі описано задачу проєктування. Проведено аналіз промислового робота KUKA. Описано основні його системи. Приведено опис захоплювача. Проаналізовано особливості автоматизованої зміни інструменту. Розглянуто різні варіанти автоматизованої зміни інструменту. Для реалізації поставленої мети магістерської роботи поставлені задачі. У другому розділі проведено розроблення конструкції магазину роботизованої зміни інструменту. Магазин вибрано круглим. Щоб виконати вимогу модульної конструкції та отримати якомога більше варіантів дизайну, стек буде складатися із сегментів. Основний відрізок дорівнює 90°. Цей основний сегмент можна розширити до 180° з додатковими сегментами на 30°. При такому розширенні (180°) повинні бути виконані специфікації щодо кількості та розмірів інструментів, які повинен вмістити магазин. Розраховано основні геометричні розміри стеку. Вибрано робот та монтажний фланець для захоплювача. Розроблено компонування магазину, робота і верстату на робочому місці. У третьому розділі проведено моделювання і компоновку конструкції модульного магазину та захоплювача. Для спрощення аналізу використовувався резервуар лише з трьома сегментами (90°). Деформація в місці розташування інструменту в стеку не перевищує 0,246 мм. Це значення відповідає вимозі щодо максимальної деформації в точці інструменту 0,3 мм. Напруження виникає в зварному з’єднанні між верхньою полицею і П-профілем (стійкою). Значення напруження становить біля 20 МПа і є піком напруження. Оскільки стек виготовлений зі сталі з максимально допустимим напруженням 100 МПа, міцність по допустимому напруженні становить 5, що відповідає вимогам міцності. За результатами аналізу методом скінченних елементів найбільше напруження виявлено в точці повороту контрольного клина захоплювача. Величина цього напруження становить приблизно 168 МПа. Це напруження є стискаючим і є піковим навантаженням. Ще однією критичною точкою є радіус з напругою приблизно 139 МПа. В четвертому розділі роботи здійснено економічну оцінку отриманого проектного рішення. Термін розробки та впровадження проектного рішення триватиме 89 днів, а витрати на його розробку і впровадження складатимуть 58260,2 грн. Дане проектне рішення матиме термін використання – 5 років. Річні витрати на експлуатацію проектного рішення становитимуть 43595,0 грн. Проектне рішення матиме ціну споживання для організації-розробника 172,45 грн. за день та для організації-покупця – 174,33 грн. за день протягом усього терміну використання. Отримані в роботі проектні рішення та відповідні досліджень вказують на їх та доцільність використання на практиці. тьактуальніс Ключові слова: робот KUKA, магазин інструменту, захоплювач, CAD система, напруження максимальне, деформація максимальна, метод скінченних елементів.