Главная » 2014 » Июль » 30 » Скачать Исследование технологических роботов для гибки с растяжением. Гнитько, Владимир Борисович бесплатно
04:17
Скачать Исследование технологических роботов для гибки с растяжением. Гнитько, Владимир Борисович бесплатно
Исследование технологических роботов для гибки с растяжением
Диссертация
Автор: Гнитько, Владимир Борисович
Название: Исследование технологических роботов для гибки с растяжением
Справка: Гнитько, Владимир Борисович. Исследование технологических роботов для гибки с растяжением : диссертация кандидата технических наук : 05.02.05 Санкт-Петербург, 1999 157 c. : 61 99-5/1860-X
Объем: 157 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 1999
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ТЕОРИЯ, ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЦЕССА ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ
11 Близкие технические задачи и близкие аналоги ТРГР
12 Свойства конструкционных материалов заготовок, диаграммы растяжения
13 Технологические особенности процесса гибки с растяжением
14 Технология и оборудование гибки с растяжением
15 Математическое моделирование процесса формообразования на технологических роботах гибки с растяжением
151 Анализ деформированного и напряженного состояния заготовки в процессе нагружения
152 Силовые факторы процесса формообразования
153 Пружинение и кривизна детали после разгрузки
154 Условие возникновения и свойства эффекта появления дополнительных пластических деформаций сжатия в процессе разгрузки
16 Решение задачи о гибке с растяжением балки через центральную точечную опору
Глава 2 ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ
21 Классификационные признаки технологических роботов гибки с растяжением
22 Примеры кинематических схем манипуляторов роботов
23 Схемно-конструктивные решения и правила построения компоновок манипуляторов ТРГР
24 Представление профилегибочной машины как технологического робота
25 Основные отличия технологического робота по сравнению с манипулятором с ручным управлением
2 б Объемное компьютерное моделирование конструкций манипуляторов ТРГР
Глава 3 УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РОБОТОМ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ В ПРОЦЕССЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
31 Основные виды управления технологическими роботами гибки с растяжением
32 Комбинированное управление формообразованием на ТРГР
33 Формирование сетки опорных траекторий движения схватов
34 Влияние возмущающих факторов на управление точностью изготовления партии деталей на ТРГРw
35 Сравнение процессов формообразования на ТРГР для методов управлении по силам и по перемещениям при наличии разброса размеров профиля заготовок
Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РОБОТОВ ГИБКИ С РАСТЯЖЕНИЕМ
41 Исследование влияния параметров предварительной настрой
42 Исследование параметров движения манипуляторов ТРГР
Введение:
Теория манипуляционных роботов прорабатывалась главным образом по отношению к вспомогательным операциям свободного переноса объектов из одного положения в другое по заданным траекториям. Однако во многих производственных системах роботы могут успешно выполнять технологические силовые операции, требующие отработки заданных программ силового взаимодействия с предметами производства.
В конструкциях современных летательных аппаратов широко используются криволинейные профильные детали, изготавливаемые методом гибки с растяжением- Отличительные особенности требований и условий для гибки таких заготовок в авиастроении характеризуются разнообразием типов и размеров, относительно малой серийностью (несколько десятков, единичное производство ), довольно высокой требуемой точностью (допустимые погрешности порядка ±0.5 мм на один метр длины). Основными отличительными чертами рассматриваемых процессов формообразования являются: приложение растягивающих усилий, выводящих материал заготовки в зону пластических деформаций, и использование шаблона или пуансона, задающих требуемый контур детали. Гибка с растяжением позволяет значительно (на порядок) снизить негативный эффект пружинения детали по сравнению с гибкой без растяжения.
Существующие до сих пор и наиболее распространенные технологии гибки ориентированы на использование специальных манипуляторов с гидравлическими приводами и ручным управлением, причем во многих случаях не удается обходиться без последующих трудоемких доводочных и подгоночных операций, поскольку разброс значений относительно среднего может превосходить на порядок максимально допустимые отклонения, заданные чертежом. При изготовлении мелкосерийных и единичных партий деталей для изделий авиационной техники во многих случаях отсутствуют справочные данные о параметрах процесса и их простанственно-временных изменениях. Эффективность управления формообразованием во многом зависит от личного опыта рабочего.
Чтобы обеспечить высокое качество изготовляемых деталей и высокую надежность, автоматические гибочно-растяжные машины должны иметь достаточно сложные кинематические схемы манипуляторов с оптимальными параметрами, новые системы числового программного управления с расширенными функциональными возможностями, развитое программное обеспечение, они должны быть быстро переналаживаемыми, адаптивными, приспособленными к мелкосерийному производству.
По большинству признаков такие машины относятся к специализированным технологическим роботам гибки с растяжением (ТРГР). Однако до сих пор большой накопленный опыт роботостроения применительно к выполнению технологических операций гибки с растяжением практически не использовался. С другой стороны, в робототехнике вопросы создания промышленных роботов для выполнения силовых функций и сложных технологических операций, когда необходимо воспроизводить сложные законы с одновременным контролем координат и силовых факторов, разработаны недостаточно. Этот пробел дал импульс к выполнению большой серии прикладных исследований, посвященных этой проблеме, проводимых совместно сотрудниками СГТУ (Саратов) и СПбГТУ (Санкт-Петербург).
Исходные фундаментальные результаты в этой области были получены в докторской диссертации А.В.Кочеткова. В рамках данного цикла выполнена и настоящая работа. В связи с этим тема диссертации, посвященная проблеме повышения точности формообразования сложнопрофильных деталей методами гибки с растяжением является актуальной и практически важной.
Цель диссертации - на основе анализа процессов гибки, разработать обоснованные рекомендации по совершенствованию конструкций манипуляторов технологических роботов, предназначенных для гибки с растяжением и по совершенствованию управления процессом формообразования, с тем, чтобы расширить номенклатуру изготовляемых сложнопрофильных деталей, повысить производительность и точность изготовления деталей.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие научные задачи:
1,Провести анализ физических основ формообразования методом гибки с растяжением криволинейных профильных деталей. Выявить технологические особенности процесса гибки с растяжением, определяющие формирование координатной сетки, обосновать выбор критериев и оценок параметров процесса формообразования для специализированных технологических роботов.
2.Построить математическую модель технологического процесса упругопластического деформирования при гибке с растяжением, с использованием которой сформулировать требования к типовым технологическим процессам и к роботам.
3.Обосновать выбор и принципы построения кинематических схем манипуляторов роботов для гибки с растяжением, провести их сопоставительный анализ и определить наиболее перспективные из них.
4.Усовершенствовать математическое обеспечение для формирования программы управления технологическим роботом на основе заданной схемы нагружения.
5.Осуществить производственно-экспериментальные исследования на технологических роботах гибки с растяжением на АО "Саратовский авиационный завод" для сопоставления с реальными процессами и определения эффективности использования разработанных методов.
Методы и средства исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием методов и положений робототехники, машиноведения, теории механизмов, технической механики, теории упругости и пластичности, технологии машиностроения, соответствующих разделов теории управления, с использованием методов математического моделирования на ЭВМ. Производственно-экспериментальные исследования проводились на технологических роботах и манипуляторах ПГР-6, ПГР-6АД на Саратовском авиационном заводе.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем :
• разработана новая математическая модель процесса гибки с растяжением криволинейных профильных деталей на ТРГР, учитывающая особенности деформирования заготовки с учетом эффекта пружинения;
• получены новые аналитические зависимости, устанавливающие связь между силовыми и геометрическими факторами в процессе нагружения и деформирования заготовок, и после снятия нагрузок;
• решена базовая задача о гибке с растяжением балки через центральную точечную опору;
• выявлен и описан эффект появления дополнительных пластических деформаций в изогнутой заготовке на этапе снятия нагружающих сил (при разгрузке), определены условия его появления, даны рекомендации по практическому использованию;
• предложены новые схемные и конструктивные решения манипуляторов ТРГР, в том числе для принципиально новых задач пространственной гибки, и проведен их сопоставительный анализ/
• разработано новое математическое обеспечение для управляющей программы робота, которое позволяет повысить точность формообразования заготовок.
Практическая ценность. Полученные результаты теоретических исследований реализованы в методиках, готовых к практическому использованию в уже существующих образцах специальных технологических роботов. Разработана методика коррекции специальных сеток опорных траекторий, на основании которых в настоящее время проводится формирование программ перемещения рабочих органов робота. Применение данной методики позволяет существенно повысить точность формообразования деталей. Использование свойств выявленного эффекта появления дополнительных пластических деформаций при разгрузке расширяет возможности повышения качества получаемых деталей.
Реализация результатов работы. Предложенные в работе методик были использованы для совершенствования технологии формообразования сложнопрофильных деталей на роботах гибки с растяжением АО "Саратовский авиационный завод". В качестве конкретного примера практического использования результатов исследовательской работы необходимо отметить изготовление несущих элементов зала железнодорожной станции "Саратов-!", изготовленных методом гибки с растяжением на технологических роботах в АО "Саратовский авиационный завод", автором получен акт внедрения.
Достоверность основных положений и выводов по работе подтверждена удовлетворительным совпадением теоретических результатов с результатами проведенных производственно-экспериментальных исследований, а также данными из научной литературы.
Апробация работы. Основные научные положения и результаты работы неоднократно докладывались и получили одобрение на научно-технических конференциях в Санкт-Петербургском государственном техническом университете (СПбГТУ), заседаниях и семинарах кафедры "Автоматы" СПбГТУ. По теме диссертации получен диплом победителя конкурса персональных грантов 1998 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов Санкт-Петербурга в области гуманитарных, естественных, технических и медицинских наук.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, перечень которых приведен в списке литературы.
В первой главе рассматриваются вопросы анализа процесса формообразования на оборудовании гибки с растяжением. Построена новая математическая модель процесса формообразования на специальных технологических роботах гибки с растяжением (ТРГР). Получены аналитические зависимости, связывающие размерно-механические параметры заготовки, форму шаблона и силы, действующие в процессе формообразования. С учетом эффекта пружинения проведен расчет кривизны изгиба детали при разгрузке, представлены аналитические выражения для нахождения распределения напряжений в заготовке в процессе гибки и в разгруженном состоянии. Представлено полученное решение базовой задачи о гибке с растяжением балки через центральную точечную опору.
Вторая глава посвящена вопросам проектирования технологических роботов гибки с растяжением. В диссертации разработаны и обоснованы критерии сравнения кинематических схем для манипуляторов ТРГР. Предложены и проанализированы новые схемные и конструктивные решения манипуляторов ТРГР, эффективные в реальных условиях изменения в широких пределах размерно-механических параметров заготовок и шаблонов для многономенклатурного производства. Предложена новая методика проектирования конструкций манипуляторов с использованием современных программных средств - системы автоматизированного проектирования SolidWorks.
Третья глава посвящена вопросам управления процессом формообразования на технологических роботах гибки с растяжением. Предложена новая математическая модель процесса гибки с растяжением, адекватно отражающая особенности данной технологической операции. На основе данной модели с целью повышения точности формообразования заготовок разработано новое математическое обеспечение для управляющей программы робота. В диссертации проведено сравнение процессов формообразования на ТРГР для методов управления по силам и по перемещениям при наличии разброса геометрических и механических параметром заготовки.
В четвертой главе приведены результаты производственно-экспериментальных исследований процесса формообразования методом гибки с растяжением в АО "Саратовский авиационный завод". Проведен анализ влияния параметров предварительной настройки манипуляторов на качество получаемых деталей. Исследован характер относительных перемещений штоков и корпусов растяжных гидроцилиндров в процессе формообразования на технологическом роботе ПГР-6АД с УЧПУ 2Р32М.
В заключении сформулированы основные положения и выводы диссертационной работы.
В приложении приведены сведения о внедрениях.
