Разработка роботизированного технологического комплекса по производству детали «Поворотный кулак»

1. Разработка роботизированного технологического комплекса по производству детали «Поворотный кулак»

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ГАПОУ «Технический колледж
им. В.Д. Поташова»
Разработка роботизированного
технологического комплекса
по производству детали
«Поворотный кулак»
Автор: Голованов Даниил Алексеевич
Специальность: 15.02.11 Техническая эксплуатация и
обслуживание роботизированного производства
Руководитель: Астраханцева Светлана Маратовна,
преподаватель

2. Актуальность ВКР

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
АКТУАЛЬНОСТЬ ВКР
Современная промышленность стремительно развивается, и одним из
ключевых направлений этого развития является внедрение роботизированных
систем в производственные процессы. Роботизация производства
представляет собой процесс внедрения роботов и автоматизированных систем
в производственные процессы с целью повышения эффективности, снижения
затрат и улучшения условий труда. Роботизированные технологические
комплексы становятся неотъемлемой частью производства. Это обусловлено
рядом
преимуществ,
которые
предоставляет
роботизация:
повышение производительности и качества продукции, сокращение
количества
персонала,
снижение
расходов
сырья,
уменьшение
производственных площадей, повышение безопасности, экологичности и
экономичности производства.
2

3. Цель и задачи ВКР

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Цель и задачи ВКР
Целью дипломного проекта является организация работ по
техническому обслуживанию и ремонту роботизированного комплекса для
выполнения загрузки-выгрузки станка при изготовлении детали
«Поворотный кулак».
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выполнить анализ технического процесса;
2. Организовать работы по наладке роботизированного комплекса;
3. Организовать работы по техническому обслуживанию и ремонту
элементов роботизированного комплекса.
3

4. Объект и предмет исследования, гипотеза

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Объект и предмет исследования, гипотеза
Объектом исследования является процесс организации работ по
техническому обслуживанию и ремонту роботизированного комплекса.
Предметом исследования является роботизированный комплекс для
выполнения загрузки-выгрузки станка при изготовлении детали
«Поворотный кулак»
Гипотеза: Приводит к снижению времени простоя оборудования,
повышению качества выпускаемой продукции и уменьшению затрат на
эксплуатацию.
4

5. Чертеж детали

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Чертеж детали
5

6. Технологический процесс производства детали «Поворотный кулак» до роботизации

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Технологический процесс производства детали «Поворотный кулак»
до роботизации
Номер операции
1
Название операции
Установ
Переход
Станок
Инструмент и
приспособления
Пояснение
2
3
4
5
6
7
Подготовка
материала
Фрезерная
операция
-
-
Токарный станок
1
1
Токарный станок
Сверлильная
операция
1
Токарная
обработка
1
025
Термообработка
-
-
Токарный станок
Печь для термообработки
030
Шлифовальная
операция
Контрольная
сборка и проверка
1
4
Токарный станок
Шлифовальный станок
-
-
Фрезерный станок
-
Заключительный
контроль и
упаковка
-
-
Фрезерный станок
-
005
010
015
020
035
040
Фрезерный
VARIAXIS i-800T
2
Фрезерный
Токарный станок
VARIAXIS i-800T
3
Токарный
Токарный станок
станок SLANT TURN 450
Проверка заготовки на наличие дефектов
(трещины, сколы, коррозия).
Черновое фрезерование поверхности
заготовки для создания базовой формы.
Сверление 4 отверстий диаметром 5 мм в
соответствии с чертежом.
Черновая и чистовая обработка
цилиндрических поверхностей.
Повышение прочностных характеристик
детали путем нагрева, выдержки и
охлаждения.
Шлифование поверхностей до точных
размеров и заданной чистоты поверхности
Проверка работоспособности детали в узле,
отсутствие люфтов, проверка свободного
вращения и устойчивости.
Очистка детали, проверка на дефекты, смазка
(при необходимости), упаковка перед
транспортировкой.
6

7. Технологический процесс производства детали «Поворотный кулак» до роботизации

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Технологический процесс производства детали «Поворотный кулак»
до роботизации
Номер операции
1
Название операции
Установ
Переход
Станок
Инструмент и
приспособления
Пояснение
2
3
4
5
6
7
Подготовка
материала
Фрезерная
операция
-
-
Токарный станок
1
1
Токарный станок
Сверлильная
операция
1
Токарная
обработка
1
025
Термообработка
-
-
Токарный станок
Печь для термообработки
030
Шлифовальная
операция
1
4
Токарный станок
Шлифовальный станок
035
Контрольная
сборка и проверка
-
-
Фрезерный станок
-
040
Заключительный
контроль и
упаковка
-
-
Фрезерный станок
-
005
010
015
020
Фрезерный
VARIAXIS i-800T
2
Фрезерный
Токарный станок
VARIAXIS i-800T
3
Токарный
Токарный станок
станок SLANT TURN 450
Проверка заготовки на наличие дефектов
(трещины, сколы, коррозия).
Черновое фрезерование поверхности
заготовки для создания базовой формы.
Сверление 4 отверстий диаметром 5 мм в
соответствии с чертежом.
Черновая и чистовая обработка
цилиндрических поверхностей.
Повышение прочностных характеристик
детали путем нагрева, выдержки и
охлаждения.
Шлифование поверхностей до точных
размеров и заданной чистоты поверхности
Проверка работоспособности детали в узле,
отсутствие люфтов, проверка свободного
вращения и устойчивости.
Очистка детали, проверка на дефекты, смазка
(при необходимости), упаковка перед
транспортировкой.
7

8. Выбор периферийного оборудования роботизированного комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ВЫБОР ПЕРИФЕРИЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
РОБОТИЗИРОВАННОГО КОМПЛЕКСА
Токарно-фрезерный
станок MAZAK VARIAXIS I-800T
Токарный станок SLANT TURN 450
Поршневой компрессор REMEZA СБ4-100.F22А
Ленточный конвейер ROBOMATIC
8

9. Выбор инструмента промышленного робота

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Выбор инструмента промышленного робота
Модель 3-х кулачкового захвата PZH-plus 25
Промышленный робот KUKA KR 30 R2100
9

10. Компоновка роботизированного комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Компоновка роботизированного комплекса
10

11. 3D – модель компоновки роботизированного технологического комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
3D – модель компоновки роботизированного технологического
комплекса
11

12. Выбор датчиков

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Выбор датчиков
Наименование
Расстояние срабатывания
Технические
характеристики
50 мм
Тип выходного сигнала
PNP
Температура эксплуатации
Для определения наличия заготовки,
был выбран оптический датчик.
Оптический датчик SICK WSE4SL3P2237V
Частота переключения
Корпус
Функция переключения
Наименование
Метод измерения
Тип электрического
подключения
Количество контактов
Датчик положения Festo SME-8-S-LED-24
Способ крепления датчика
Вес
Ш*В*Д
-10°C …+50°C
1000 Гц
прямоугольник
на свет/на затемнение
Технические характеристики
Герконовый
Штекер с кабелем по EN
60947-5-2
3-жильный
Т-образный паз
8г
8,5*10,3*149 мм
12

13. Выбор контроллера

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Выбор контроллера
ПЛК Siemens
Simatic S7-1200
Программируе
мый
логический
контроллер
Electronics DVP
Delta
ПЛК Siemens
Simatic S7-1500
Панель
оператора
КТР1200 Basic.
Используется
для быстрого
введения и
отображения
информации в
системе
13

14. Системы безопасности роботизированного комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Системы безопасности роботизированного комплекса
Защитное
ограждение.
Предназначена для
предотвращения
доступа людей в
рабочую зону ячейки
во время изготовления
детали «Ступица
колеса».
Светосигнальная
лампа используется
для оповещения
работников о ходе
процессов или
аварийных ситуаций
Световой барьер
SICK серии M4000
Advanced.
Используется для
гарантированной
защиты от
несчастных случаев
Кнопочный пост
EMAS.
Используется для
запуска или
остановки работы, в
случае
необходимости
14

15. Структурная схема системы управления роботизированным комплексомкомплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Структурная схема системы управления роботизированным
комплексомкомплекса
15

16. Проект роботизированного технологического комплекса (промышленного робота)

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Проект роботизированного технологического комплекса
(промышленного робота)
Проект промышленного робота
16

17. Конфигурирование роботизированного технологического комплекса (промышленного робота)

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Конфигурирование роботизированного технологического комплекса
(промышленного робота)
Конфигурация выходных сигналов
Конфигурация входных сигналов
17

18. Проект и конфигурирование ПЛК

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Проект и конфигурирование ПЛК
Конфигурация входных и выходных сигналов
18

19. Пользовательский интерфейс роботизированного технологического комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ ИНТЕРФЕЙС РОБОТИЗИРОВАННОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
Главный экран пользовательского интерфейса
19

20. Циклограмма работы роботизированного технологического комплекса

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Циклограмма работы роботизированного технологического
комплекса
20

21. Управляющая программа промышленного робота

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Управляющая программа промышленного робота
DEFDAT program
LIN P1 vel = 2 m/s CPDAT1 Tool [1]: gripper Base [1]: conveyer
p = xp31
EXTERNALDECLARATIONS
LIN P2 vel = 2 m/s CPDAT2 Tool [1]: gripper Base [1]: conveyer
p.z = p.z – z1
Signal opticheskiy $in [2] to $in [6]
LIN P3 vel = 2 m/s CPDAT3 Tool [1]: gripper Base [1]: conveyer
slin p
Signal gripper $out [1] to $out [2]
Wait sec 2
gripper = openn
Decl pos p
gripper = closee
p.z = p.z + z1
Decl const real x1 = 186.2
Wait sec 2
slin p
Decl const real y1 = 182.8
LIN P4 vel = 2 m/s CPDAT4 Tool [1]: gripper Base [1]: conveyer
p.y = p.y + y1
Decl int openn = 1
LIN P5 vel = 2 m/s CPDAT5 Tool [1]: gripper Base [1]: conveyer
Endfor
Decl int closee = 2
Wait for $in [7]
Wait sec 0
DEF Program ()
Zagruzka1 ()
p.x = p.x + x1
Decl int ax, ay
Wait for $in [7]
p.y = xp31.y
INI
Razgruzka1 ()
Endfor
Interrupt decl 1 when $in[5] == true do stop()
Wait for $in [8]
p.x = xp31.x
PTP HOME vel = 100% DEFAULT
Zagruzka2 ()
p.z = p.z + z1
Interrupt on
Zagruzka1 ()
Endfor
Wait for gripper = open
Wait for $in [8]
If opticheskiy = true then
Wait for $in [7]== true
Razgruzka2 ()
Exit
LOOP
If tenzodatchik = false then
Endif
For ax = 1 to 6 STEP 1
LIN P29 vel = 2 m/s CPDAT29 Tool [1]: gripper Base [4]: container
ENDLOOP
For ay = 1 to 5 STEP 1
LIN P30 vel = 2 m/s CPDAT30 Tool [1]: gripper Base [4]: container
PTP HOME vel= 100% DEFAULT
Wait for $in [2]
LIN P31 vel = 2 m/s CPDAT31 Tool [1]: gripper Base [4]: container
Interrupt off
END
21

22. Управляющая программа промышленного робота

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Управляющая программа промышленного робота
DEF Zagruzka1 ()
LIN P6 vel = 2 m/s CPDAT6 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P7 vel = 2 m/s CPDAT7 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P8 vel = 2 m/s CPDAT8 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
Wait sec 2
gripper = openn
Wait sec 2
LIN P9 vel = 2 m/s CPDAT9 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P10 vel= 2 m/s CPDAT10 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P11 vel= 2 m/s CPDAT11 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
END
DEF Razgruzka1 ()
LIN P12 vel = 2 m/s CPDAT12 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P13vel = 2 m/s CPDAT13 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P14 vel= 2 m/s CPDAT14 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
Wait sec 2
gripper = closee
Wait sec 2
LIN P15 vel = 2 m/s CPDAT15 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P16 vel = 2 m/s CPDAT16 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P17 vel = 2 m/s CPDAT17 Tool [1]: gripper Base [2]: machine1
LIN P18 vel = 2 m/s CPDAT18 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
Def stop()
LIN P19 vel = 2 m/s CPDAT19 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
Brake
LIN P20 vel = 2 m/s CPDAT20 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
if $in[5] == true then
Wait sec 2
$out[5]=false
gripper =openn
$out[6]=true
Wait sec 2
$out[7]=false
LIN P21 vel = 2 m/s CPDAT21 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
Endif
LIN P22 vel = 2 m/s CPDAT22 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
Wait for $in[4]==true
LIN P23 vel = 2 m/s CPDAT23 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
$out[5]=true
END
$out[6]=false
DEF Razgruzka2 ()
Resume
LIN P24 vel = 2 m/s CPDAT24 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
End
LIN P25 vel = 2 m/s CPDAT25 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
LIN P26 vel = 2 m/s CPDAT26 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
Wait sec 2
gripper = closee
Wait sec 2
LIN P27 vel = 2 m/s CPDAT27 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
LIN P28 vel = 2 m/s CPDAT28 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
LIN P29 vel = 2 m/s CPDAT29 Tool [1]: gripper Base [3]: machine2
END
END
DEF Zagruzka2 ()
22

23. Обоснование экономической эффективности проекта

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОЕКТА
Экономическая эффективность проекта показывает выгоду и доход, которая улучшает процесс, а также
превышает затраты на его реализацию и эксплуатацию.
Для обоснования экономической эффективности проекта необходимо провести анализ затрат и выгод, связанных
с его реализацией.
Вначале необходимо определить все затраты, связанные с проектом, включая затраты на разработку, закупку
оборудования.
Все затраты на закупку оборудования составляет 24 711 814руб
В данном проекте промышленный робот выполняет процесс загрузки/погрузки детали в станки быстрее, чем
работник. Работник выполняет процесс загрузки-выгрузки станков за 25 минут, а промышленный робот за 15 минуту.
24 711 814
Г = 7 163 820−1 432 764 лет,
Г = 4 года,
Срок окупаемости равен 4 годам.
Экономическая эффективность проекта имеет большое значение при его оценке и позволяет сделать выводы о его
конкурентоспособности и целесообразности дальнейшей деятельности. Также мы рассчитывали срок, который равен 4
годам, и обосновали экономическую эффективность данного проекта.
23

24. Меры по обеспечению охраны труда и техники безопасности

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
МЕРЫ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОХРАНЫ ТРУДА И ТЕХНИКИ
БЕЗОПАСНОСТИ
При работе с промышленными роботами необходимо принимать меры по
обеспечению безопасности, чтобы предотвратить возможные аварии и травмы.
Требования охраны труда и техники безопасности на производстве включают в себя
множество аспектов:
1) Прохождение обучения и инструктажа по охране труда и технике безопасности;
2) Обеспечение персонала средствами индивидуальной защиты;
3) Проведение регулярных проверок и технического обслуживания оборудования;
4) Установка системы аварийного останова;
5) Применение световых и звуковых сигналов;
6) Использование ограждений и ограждающих устройств;
7) Соблюдение требований пожарной безопасности.
24

25. Заключение

ГАПОУ «Технический колледж им. В.Д. Поташова»
Заключение
В ходе выполнения дипломного проекта достигнута цель, заключающаяся в организации
работ роботизированного комплекса по изготовлению детали загрузки-выгрузки «Поворотный
кулак».
Для достижения поставленной цели, решены следующие задачи:
1) Выполнен анализ технического процесса;
2) Организованы работы по наладке роботизированной ячейки;
3) Организованы работы по техническому обслуживанию и
ремонту
Гипотеза, выдвинутая, в начале дипломного
соблюдению поставленных задач и целей.
проекта
подтверждена,
благодаря
25