Tema proiectului de licenta:PROIECTAREA UNUI DISPOZITIV PENTRU MANIPULAREA ELEMENTELOR DIN COMPONENTA CAROSERIEI AUTO [301525]

Partea scrisa

1.Introducere

Tema proiectului de licenta:”PROIECTAREA UNUI DISPOZITIV PENTRU MANIPULAREA ELEMENTELOR DIN COMPONENTA CAROSERIEI AUTO”

Scopul dispozitivelor ce se folosesc in industria auto la asamblarea caroseriei este de pozitionare si prindere a tablei,[anonimizat],nituire,lipire,etc..

[anonimizat]: -[anonimizat] -posibilitatea de a introduce sau scoate a [anonimizat]/sau a [anonimizat]..

Etapele procesului de proiectare sunt urmatoarele: -[anonimizat] (Clamping plan) -proiectarea constructive(modelarea efectiva-3D) -proiectarea de detaliu(2D) -[anonimizat],normelor si reglementarilor specifice beneficiarului

Metode de asamblare a caroseriilor auto:

a).[anonimizat]-ex. [anonimizat]/spate,[anonimizat].

b) [anonimizat], lipire,nituire

Metode de asamblare prin sudura:

1)sudura in puncte

2)sudura cu arc in mediu protector MIG/MAG

3)sudura prin inductie

4)sudura cu laser

1)[anonimizat]“Weldspots”,iar clestii de sudura “Weld guns”.

-clestii de sudura pot avea forma literei “J”(fig.1.1) sau ”X”(fig.1.2)

-[anonimizat],cu actionare mecanica se numesc “Ped-welder-jig”

fig.1.1 fig.1.2

2)Sudura cu arc in mediu protector MIG/MAG

-procedeul de sudura MAG (Metal Active Gas)

– este o sudura omogena prin dilutia sarmei(sarma trebuie sa fie din acelasi otel cu tabla care se sudeaza ) [anonimizat]2.

-procedeul de sudura MIG (Metal Inert Gas)

-sarma de adaos si a elementelor de caroserie care urmeaza a fi sudate trebuie sa fie diferite;este o [anonimizat] a sarmei de adaos fiind inferioara celei corespunzand materialului elementelor de caroserie.[anonimizat].

-[anonimizat] – aluminiu sau cupru – siliciu

3)Sudura prin inductie

-se foloseste in principal pentru sudarea de caroserie a suruburilor si a piulitelor

4)Sudura cu laser

-reprezinta varful tehnologiei in acest domeniu.

-acest procedeu de sudura cu laser se realizeaza numai automatizat

c) Asamblarea prin rasfrangerea marginilor tablei (indoire) -hemming.

Cele mai des intalnite zone ale unei masini unde se utilizeaza acest procedeu sunt:

– la usi

– la capota fata motor

– la portbagaj

– la casa rotii spate a masinii

Liniile tehnologice pentru sudura caroserii auto se pot clasifica din punct

de vedere al metodei de sudura in:

– linii tehnologice cu sudura complet robotizata (pneumatic/electric)

– linii tehnologice cu sudura manuala

– linii tehnologice cu sudura mixta (dispozitive de sudura robotizate+dispozitive

manuale).

Alimentarea liniei principale se face cu asa numitele transporatoare cu acumulare(conveyors,pallets),separatia intre cele doua zone manual/robotizat facandu-se cu garduri de protective(fences),usile de acces(gates) fiind supravegheate electronic cu celule fotoelectrice(light guards).

Indiferent de tipul liniei tehnologice (manual/automat), acestea sunt formate in general din:

– statiile de sudura;

– instalatiile de transport repere/subansamble de caroserie intre statiile de lucru.

– statiile (zonele) de stocare repere (put-down stands);

– sistemele de siguranta (active si pasive);

– diverse zone auxiliare.

Liniile tehnologice au destinatii bine definite , in sensul ca pe fiecare tip

de linie se realizeaza un singur tip de produs;de exemplu:

-planseu inferior(Underbody)

-fete laterale (Bodyside)

-ansamblu fata (Front end),

-compartiment motor (Engine compartiment)

-usi (Doors)

-capote(Hood)

-asamblare finala caroserie (Final body) etc.

Exista insa situatii in care pe aceeasi linie de productie se asambleaza un

produs (de ex. underbody) corespunzator mai multor variante de caroserie:cu 3 usi(Hatchback),cu 4 usi(Sedan),cu 5 usi(Sportsbrake) si “break”(Wagon) sau:sportive(Coupe) si decapotabile(Convertible).

Datorita formei constructive a unei caroserii de autovehicul,o mare parte a elementelor de caroserie sunt simetrice fata de planul central XZ.Prin simetrie se intelege,imagine “in oglinda”.Prin conventie partea stanga’ a masinii se intelege partea din stanga planului XZ.

Exemple de zone simetrice:usile fata,usile spate,zonele laterale.

fig.1.3

Se proiecteaza numai statiile necesare (de exemplu pentru construirea usii stanga fata),dar se construiesc de fapt doua randuri de statii si anume,una pentru partea stanga a masinii ,identica cu modelele 3D si cu documentatia pe hartie,iar cealalta pentru usa dreapta,care se va construi “in oglinda” fata de modelele 3D si desenele existente.La nivel de unit,aceasta inseamna ca se construieste o unitate conform modelului si o unitate ”in oglinda”,acestea fiind montate in statii diferite.

Partea care se modeleaza,respectiv partea care se executa in simetrie este impusa de beneficiarul proiectului.

Un caz aparte il reprezinta partea centrala a masinii (planseul,sasiul,capotele fata si spate).In acest caz,fiind vorba de repere unice,se proiecteaza un singur rand

de statii. Elementele de caroserie fiind simetrice fata de planul central XZ se vor proiecta unitatile numai pentru o parte a masinii iar pentru partea cealalta se vor construi unitati in oglinda,dar acestea se vor monta in aceeasi statie

Exista o categorie de unituri in cadrul statiilor centrale care se construiesc din diferite motive numai pentru o parte a masinii,acestea dupa partea pe care sunt construite fiind doar “de stanga”(LH only) sau doar “de dreapta”(RH only).

Etapele pregatitoare pentru inceperea proiectarii:

a) Preluarea structurii de lucru a proiectului:

Consta in preluarea tuturor informatiilor privitoare la operatia, statia la care se va lucra,a desenelor,listelor,cataloagelor cu detaliile tehnice(ale elementelor standardizate,ale metodelor de lucru)etc.Preluarea,eventual crearea structurii directoarelor de lucru (pe linie produs, statii, faze de lucru) si a directoarelor cu informatii (planul de lucru a liniei, elemente standardizate, etc.).

Informatiile necesare demararii lucrului fac in general referire la urmatoarele aspecte:

-tipul actionarii:manuala sau automata,ordinea de asamblare a tablelor,punctele de sudura,tipul clestilor de sudura.

-ultima versiune de tabla

-numarul operatorilor,robotilor care vor lucra la asamblarea tablelor,numarul maxim al clestilor de sudura pentru fiecare statie,zonele permise,zonele interzise

-mecanismele de transfer.

– colectia de standarde/normative specifice beneficiarului

– specificatii privind normele de siguranta impuse de beneficiar

– specificatii privind normele de calitate impuse de beneficiar

– principii generale pentru design

– lista de comerciale acceptata

– planificarea calendaristica pentru sedintele de revizuire,predare finala etc.

– lista de cerinte obligatorii impuse de beneficiar

b) Studii de fezabilitate

Aceste studii constau in principal din:

– verificarea corectitudinii si completitudinii pozitionarii (centraj/fixare) pentru toate componentele de caroserie ce urmeaza a fi asamblate in statia respectiva

– verificarea posibilitatii de sudura in statia respectiva

-verificarea tuturor operatiilor din punct de vedere al ergonomiei posturilor de lucru;

– verificarea tuturor operatiilor din punct de vedere al sigurantei posturilor de lucru

In fig.1.4 si tabelul 1.1 sunt prezentate specificatii referitoare la ergonomia postului de lucru.

fig.1.4

tabelul1.1

Norme de proiectare specifice:

a)Unitati de “pin”-se utilizeaza pentru centrarea si pozitionarea tablelor

-aceste unitati de pini se impart in:-unitati de pin ficsi(fig.1.5)

-unitati de pin retractabili(fig.1.6/fig.1.7)

-pinii pot fi actionati manual(fig.1.7) sau automat(fig1.6)

fig,1.5 fig.1.6

fig.1.7

-pinii ficsi se utilizeaza pentru tabla principala iar pinii retractabili pentru tablele secundare(fig.1.8).

Fig.1.8

Dupa forma,pinii se clasifica in:

– pini cilindrici(fig.1.9) pentru pozitionarea pe doua directii in cazul gaurilor circulare din tabla sau pentru pozitionarea pe o directie in cazul gaurilor alungite

– pini tip “diamant”(fig.1.10) pentru pozitionarea pe o directie in cazul gaurilor circulare, sau in cazuri speciale,pentru pozitionarea pe doua directii in gauri alungite (slot).

fig.1.9

fig.1.10

Atunci cand nu este posibila aducerea/scoaterea pin-ului in/din

pozitia de lucru prin miscare liniara se apeleaza la montarea pin-ului pe “bratul”(arm-ul) unui cilindru de “clamp”(fig.1.11).Miscarea de aducere/retragere a pin-ului in/din

pozitia de lucru se face prin rotatie.Centrul de pivotare trebuie sa fie in acelasi plan cu suprafata tablei. Distanta intre centrul de pivotare si axa pin-ului trebuie sa fie mai mare de 150mm pentru a se asigura o raza suficient de mare traiectoriei incit sa fie posibila miscarea de intrare/retragere a pin-ului fara distrugerea tablei.Pentru impiedicarea erorilor de pozitionare a pin-ului dupa directii perpendiculare pe planul care contine traiectoria este obligatoriu ca proiectantul sa prevada ghidarea pozitiei arm-ului clamp-ului (sau al mecanismului pivotant).Pentru aceasta se vor folosi asa-numitele “stop block-uri” in “V”(fig.1.11).

b)Unitati de “clamp”=au rolul de a sprijinii,strange,respectiv apasa caroseria..

-pentru strangerea tablei se folosesc semifabricate denumite ”NC Finger”(fig.1.12),iar pentru sprijinul tablei se folosesc semifabricate denumite “NC Back-Up”(fig.1.13)

fig.1.12 fig.1.13

-pentru a-si indeplini functia de strangere clamp-urile trebuie sa asigure o forta de strangere (recomandat) de minimum 40 daN,depinzind de forma si de gabaritul tablei.

-fortele de strangere si nomogramele de variatie a fortelor trebuie luate din cataloagele producatorilor si adaptate cerintelor pentru fiecare caz in parte

Pricipiul ramane acelasi la alegerea tipodimensiunii clamp-ului ce urmeaza a fi folosit si anume:

-sa aiba din constructie prevazuta blocarea mecanismului in "punctul mort"

-sa asigure forta de strangere minim necesara tablei considerate chiar in conditiile in care nu se pot evita abaterile de la montajul recomandat.

Unitatile de clamp se clasifica in:

1.Unitati de clamp manuale(fig.1.14)

2.Unitati de clamp automate:-pneumatice(fig.1.15)

-electrice

fig.1.14 fig.1.15

Clamp-uri manuale

-pentru cazurile in care bratul clampului ar putea sa ”cada” sub actiunea propriei greutati (din pozitia deschisa) trebuie prevazute solutii de retinere a bratului in pozitia deschisa.De obicei producatorii au in standard ca si accesorii astfel de sigurante: cu stift,cu bila,cu arc,cu cleme,clipsuri etc.

Clamp-uri automate

-este preferata solutia cu montarea centrala a bratului pe cilindrul de clamp dar se utilizeaza si montarea bratului pe partea stanga sau dreapta

-pozitia bratului este controlata cu senzori,ata in pozitia deschisa cat si in pozitia inchisa

Atat pentru clamp-urile manuale cat si pentru cele automate:daca fortele care actioneaza asupra bratului au componente principale orientate dupa directii perpendiculare pe planul in care are loc miscarea,atunci trebuie ca bratul sa fie ghidat cu “stop block” in ‘V’.

Clamp-uri speciale

Exista nenumarate variante de prindere a tablei(clamp-uire) altele decit cele deja prezentate.Cataloagele producatorilor de clamp-uri contin o multime de alte solutii.Totodata si standardele interne ale beneficiarilor cuprind o mare varietate de solutii.

c)Unitati suport(fig.1.16)-sunt unitati simple care folosesc”NC-uri” de tip “Back-up” si au rolul de a sprijinii tabla.

fig.1.16

d)Unitati de “Dump”-prin aceasta denumire generica“Dump”,se intelege in general un mecanism ce realizeaza legatura intre baza de sustinere(“Base”) si elementul activ (in contact cu tabla) astfel incat sa realizeze functia prescisa pentru elementul activ si care poate fi: de pozitionare,de strangere sau de sprijin.

Aceste mecanisme sunt foloste in general cand poarta unit-uri intregi sau combinatii de unit-uri,nu numai elemente simple.

La constructia “Dump-ilor” se pot folosi:

-mecanisme de tip parghie(fig.1.17)-in cazul transferului fortelor cu un coeficient de multiplicare/demultiplicare.

fig.1.17

-mecanismul patrulater oscilant(fig.1.18)-atunci cand se cere transferal fortelor la distanta

fig.1.18

-mecanism patrulater basculant(fig.1.19)-se foloseste in general la constructii mai complexe.

fig.1.19

La constructia “dump-ilor” este necesar sa se foloseasca urmatoarele:

– un riser sudat (structura de sustinere si de rezistenta mecanica);

– articulatie (cupla de rotatie);

– elemente de ghidaj;

– elemente de indexare;

– elemente de blocare in pozitia de lucru si in pozitia de repaus.

e)Unitati de “Slide”(sanie)-prin aceasta denumire se inteleg unitatile care realizeaza miscari de translatie ghidate precis (pozitii de lucru foarte precise).

Ghidarea miscarii (in general liniare) se realizeaza cu pachete standard compuse din sine si patine,actionarea intregului subansamblu mobil putind fi facuta

manual sau automatizat (de obicei cu cilindri pneumatici).

“Slide-urile” se folosesc pentru aducerea/scoaterea in/din zona de lucru a

elementelor (unitatilor) de pozitionare (pini, NC-uri sau combinatii ale acestora), dar si pentru incarcarea/descarcarea tablelor atunci cand strategia(metoda) de locare a tablelor prevede pini orientati dupa alte directii decat cea de incarcare a tablei si cand simpla retragere a pin-ilor cu cilindri de pin retractabili nu este suficienta.

Indiferent de producator “pachetele” sina-patina sunt alcatuite in general la fel, dupa cum si principiile de montaj au caracter destul de general.

Slide-urile pot fi montate in diverse variante:

a) O singura pereche sina-patina–pentru miscari liniare pe distantescurte(<200mm) si fara solicitari laterale(forte, momente) sau cu solicitari laterale reduse;

b) O sina si doua patine–pentru miscari liniare pe distante lungi (<400mm) si fara solicitari laterale(forte,momente) sau cu solicitari laterale reduse;

c) Doua perechi sina-patina-pentru miscari liniare pe distante lungi(200…400mm) si fara solicitari laterale (forte,momente)sau cu solicitari laterale medii;

d) Doua sine si patru patine–pentru miscari liniare pe distante lungi (>400mm) sau cu solicitari laterale(forte, momente) considerabile,dar in limita indicata de producator.

Exemplu de montare sina cu patine cu frezare

Exemplu de montare sina cu patine cu stift:

Exemplu de “Slide”(sanie) inclinat si actionat manual

f) Ansambluri tip ”Gripper”(fig.1.20)-se impart in trei categorii:

1. Grippere de manipulare

2. Grippere de proces

3. Grippere de geometrie

1.Grippere de manipulare

Prin manipulare se intelege functia unui “Gripper” care preia elemententul de caroserie din una sau mai multe statii si le depoziteaza in statia urmatoare,neavand nici un rol de pozitionare precisa a elementului de caroserie.

2.Grippere de proces

Prin functie de “proces” se intelege functia unui “Gripper” care preia elementul de caroserie din una sau mai multe statii si il depoziteaza precis pozitionat intr-o statie dupa care robotul efectueaza o operatie de sudura sau aplicare de lipici.La sfarsit “Gripper-ul” preia tabla si o depoziteaza in statia urmatoare care de asemenea va fi una de geometrie.

3.Grippere de Geometrie.

Prin functie de “geometrie” se intelege functia unui “Gripper” care preia elementul de caroserie din una sau mai multe statii si devine el insusi statia sau parte din statia pentru asamblarea elementelor de caroserie.

Fazele proiectarii unui “Gripper”:

1.Stabilirea ”Clamping Plan-ului”,care presupune stabilirea numarului de prinderi,cu ”NC-uri” si/sau ventuze.

2. Analiza elementelor/grupurilor adiacente.

3. Modelare 3D pentru suport (frame),unitati (pin, NC,elemente de ghidare,ventuze etc),placa de prindere pentru robot.

4. Analiza ciclogramei pentru unitatile de pe “Gripper”.

5. Verificare dinamica intr-un program de simulare a coliziunilor,a momentelor de inertie,studiul cu clestii de sudura etc.

6. Modelare 3D pentru ajustarea formei suportului sudat (frame) pentru diminuarea maselor inertiale.

7. Modelare 3D pentru rezolvarea problemelor de interferenta (a coliziunilor) detectate in urma simularii intr-un program corespunzator

8. Proiectarea finala pentru suportul sudat si unitati

9. Finalizare cinematicii si a ciclogramei.

10.Transferul “Gripper-ului” intr-un program de simulare si verificare

fig.1.20

g)Mese rotative(“Turntables”-fig.1.21)

Aceste dispozitive au rolul de a roti pe vertical sau orizontala subansamble

sau statiile de lucru intregi in anumite pozitii strict determinate sau de a permite incarcarea sau descarcarea tablelor intre zonele de operare manuala sau robotizata .

Actionarea acestor dispozitive poate fi atat manuala cat si automata

(electrica,pneumatica).

Solutia de “masa rotativa” se aplica la sudura manuala atunci cand din considerente de ergonomie este mai util sa aduci zonele de sudura in dreptul clestilor de sudura,decat sa se deplaseze operatorul in jurul mesei,cat si in cazul in care linia de asamblare este conceputa pentru a se asambla mai multe tipuri de caroserie.

fig.1.21

Verificarea preciziei de execuție și de montaj a dispozitivelor

Precizia de execuție și de montaj a elementelor și a întregului dispozitiv se verifică prin intermediul punctelor de control pt elementele care vin în contact cu tabla si al găurilor de control pentru mese.

Proiectantul trebuie să aibă tot timpul in vedere accesul cu dispozitivele de măsura pentru punctele de control, indiferent că sunt materializate doar de suprafețe și găuri prelucrate precis, sau că e vorba de bucșe ptentru montajul pinulelor.

Pentru ca elementele din dispozitiv,care au contact cu tabla să aibă o precizie mai bună ele se vor măsura cu laserul FARO,iar in urma măsurări,pieselor li se va face reglajul (se adauga sau se va lua)din pachet de calele de reglaj.Ele sunt construite dintr-un material OL37 in formă de piaptane cu o grosime totală de 50mm.Pachetul este compus din mai multe cale cu grosimiea cuprinsă între0.25mm-20mm.

Precizia de execuție și de montaj a elementelor și a întregului dispozitiv se verifică prin intermediul punctelor de control (pentru elementele de fixare si orientare) și al gaurilor de control.

Pentru determinarea masuratorilor se foloseste Laserul FARO.

Istoria companiei Faro a fost fondată în 1982 de către Simon Fraser Raab și Greg. După doi ani de dezvoltare Faro a lansat trei produse medicale / chirurgicale bazate pe tehnologia de măsurare braț articulat în 1984, 1986 și, respectiv, 1988. In 1990 compania a dezvolta o mai mare, versiune a tehnologiei sale pentru a fi utilizat ca un instrument portabil de control al calității pentru producători.

Laserul FARO este un system 3D de măsurare în coordonate, este folosit de companii din întreaga lume în producție și de control al calității. Airbus, Boeing, BMW, Johnson Controls, John Deere, Daimler, Volkswagen, Miele, Cargobull, Caterpillar, ABB, MAN, Goodyear, SKF and Siemens belong to FARO's extensive customer list. Airbus, Boeing, BMW, Johnson Controls, John Deere, Daimler, Volkswagen, Miele, Cargobull, Caterpillar, ABB, MAN, Goodyear, etc.

Faro Laser Tracker este o masină de masurat, portabilă si extrem de precisă, care îți permite să construiesti produse, să optimizezi procese, să furnizeaza solutii, măsurând mai rapid, mai simplu si mai precis, decât era posibil înainte.

Mașina este disponibila in două modele: X si Xi. Modelul Xi include(incorporează) un ferometru interior pentru aplicații care necesită cele mai precise rezultate.

Portabilul Laser Tracker X de la FARO, atinge în ziua de azi o precizie mai mare decît mașinile traditionale de masurat,având o precizie de masurare de până la .0003mm

Laserul Faro, cu combinația sa unica de tehnologie,laser de masurat de ultima generatie, construit cu componente ultra portabile pentru scopuri de transport, ofera avantaje pe care nici un alt aparat de măsurat nu il oferă.

Cu ajutorul unei unde laser Laserul Tracker X de la FARO măsoară obiecte pe o raza de 0m -70m , cu precizie maximă și utilizare usoară.

Xtreme ADM are multe trăsături inovatoare care permit sa se facă masuratori rapide si usoare; chiar dacă unda(fasciculul) este întreruptă măsurarea poate continua fară întârziere.

Raportul preț-performanta, de neegalat până azi, deschide domenii de aplicații noi pentru FARO Laser tracker, domenii ce au fost excluse până acum de această tehnologie.

Prin integrarea în aria produsului FARO, nimic nu stă în calea crerii unei concepții uniforme de măsurare.

Laserul are in componența sa unitatea Tracker , inclusiv MCU folosit in conjuncție cu software-ul CAM2 si un calculator laptop

MCU( Master Control Unit) (Unitate de control principala)

MCU,conectat cu un singur cablu fiecare la Laserul Tracker si la calculator, formează interfața între laser-ul traker si calculator.

Conexiunea usoară a componentelor sistemului între ele ilustrează ce rapid și usor de folosit e laserul FARO Tracker X. (fig.1.22)

Pe lângă sursa de energie MCU are conexiuni pentru senzori de temparatură externi.

Nici un alt Laser Traker de pe piață nu poate fi transportat la locul folosirii la fel de usor și nici nu poate fi gata pentru folosire la fel de rapid ca noul FARO Laser Tracker X!

Fig.1.22 Laserul Tracker X de la FARO

Practic FARO Laser Tracker X constă din doar 3 componente de hardware(fig.1.23)

-capul, adevaratul Laser Tracker X

-MCU (Master Control Unit), interfață dintre Laser Traker X si calculator

-Calculatorul sau laptop-ul

Mărimea, greutatea și interconexiunea dintre dispozitivele individuale arată că principalul accent s-a pus pe portabilitatea si rezistenta sistemului in timpul dezvoltării.

Laser-ul Tracker X este compus din

fig.1.23 Elementele componente ale laser-ului

Laser-ul Tracker X de la FARO este foarte impresionant datorită mărimii si greutătii lui. Cu 18-20 kg (depinde de configurație) si dimensiuni de 280x535mm.

Laser-ul Tracker X de la FARO poate fi instalat si in spații de muncă limitate (inghesuite).

Electronicele ce generează unda laser sunt complet închise în carcasă. Asta înseamnă că Laser-ul Tracker X poate fi folosit in medii prăfuite sau umede. Acumularea de mizerie pe aceste componenente este exclusă, astfel intervalele de intreținere sunt extinse la maxim.

Numeroase opțiuni de montare sublinează portabilitatea și largul spectru de folosință al Laser-ului Tracker X

La începutul măsurătorii oglinda reflectoare trebuie plasata intr-un punct a carui pozitie relativă față de tracker sa fie cunoscută. Poziția este direct pe tracker si se numeste "cuibul". (fig.1.24)

fig.1.24 Oglinda reflectorizantă aflată în cuibul laserului

Principala funcție a Laser Tracker-ului X este extrem de usoara:O undă(fascicol, rază) laser de la Laser Tracker X este îndreptată către o oglindă reflectorizantă.De la oglinda reflectrizantă unda laser este proiectată înapoi la Laser-ul Tracker X.Cu ajutorul undelor(razelor) de lumină distanța dintre Laser-ul Tracker X si oglinda reflectorizantă,poate fi determinată.(fig.1.25).De asemenea pot fi determinate unghiurile orizontale si vericale dintre Laser Tracker X si oglinzile reflectorizante.

fig.1.25 Unda reflectorizantă de la oglinda reflectorizantă la laser

Oglinda reflectorizantă este formată din 3 oglinzi poziționate simetric una față de cealaltă.

Datorită aranjamentului oglinzilor Laser Tracker-ul este capabil să detecteze dacă și când oglinda reflectorizantă se mișcă. Dacă o mișcare a oglinzii reflectorizante este detectată capul Laser Tracker-ului X este realiniat pe(după) oglinda reflectorizantă cu ajutorul unor hipersensibile servodrivere. Astfel miscarea oglinzilor reflectorizante este urmarită.

Laser-ul Tracker X , măsoară distanța radială cât și unghiurile orizontale si verticale. Aceste trei valori permit tracker-ului să prevadă poziția X,Y,Z a SMR-ului la cel mai mare nivel de precizie

Măsoară dispozitivele si elementele poziționate în unghiuri sau poziționate vertical.(fig.1.26)

fig.1.26 Măsurare dispozitivelor si elementelor poziționate în unghiuri

2.Proiectarea dispozitivului (“Gripper-ului”) pentru manipularea elementelor de caroserie.

Proiectarea ansamblurilor care contribuie la montarea caroseriilor auto se realizeaza tinand cont de anumite aspecte.“Gripper-ul” este un astfel de ansamblu,iar proiectarea acestuia se face tinandu-se cont de aspecte esentiale cum ar fi:forma si dimensiunea tablei ce urmeaza a fi manipulata,daca tabla trebuie doar transportata de la un post de lucru la altul sau daca este nevoie ca tabla sa fie asamblata.

Clasificarea “Gripperelor” dupa rolul lor:

a.Grippere de manipulare-prin manipulare se intelege functia unui “Gripper” care preia elemententul de caroserie din una sau mai multe statii si le depoziteaza in statia urmatoare,neavand nici un rol de pozitionare precisa a elementului de caroserie.

b.Grippere de proces- prin functie de “proces” se intelege functia unui “Gripper” care preia elementul de caroserie din una sau mai multe statii si il depoziteaza precis pozitionat intr-o statie dupa care robotul efectueaza o operatie de sudura sau aplicare de lipici.La sfarsit “Gripper-ul” preia tabla si o depoziteaza in statia urmatoare care de asemenea va fi una de geometrie.

c.Grippere de geometrie- prin functie de “geometrie” se intelege functia unui “Gripper” care preia elementul de caroserie din una sau mai multe statii si devine el insusi statia sau parte din statia pentru asamblarea elementelor de caroserie.

“Gripperele” de geometrie spre deosebire de cele utilizate doar la transport sunt proiectate avand in componenta lor un anumit numar de puncte fixe(puncte de control),coordonatele acestor puncte folosind la efectuarea unor masuratori.Precizia dispozitivului este data de aceste masuratori care trebuie sa se incadreze intre anumite limite,pentru ca asamblarea elementelor de caroserie sa se realizeze corect si precis.

Clasificare “Gripperelor” dupa tipul constructiei:

a.Grippere modulare cu cadrul format din tuburi circulare(fig.2.1)

fig.2.1

b.Grippere cu cadrul format din tuburi de carbon(fig.2.2)

fig.2.2

c.Grippere cu cadrul format din tuburi patratice(fig.2.3)

fig.2.3

d.Grippere cu cadrul format din sudat(fig.2.4)

fig.2.4

2.1 Proiectarea asistata de calculator-

Pentru realizarea dispozitivului de tip ”Gripper” se pot utiliza mai multe programe de proiectare(CAD),cum ar fi: Catia,SolidWorks,NX,AutoCAD,Inventor,3DS Max,Fides,Solid Edge,etc..

Acest dispozitiv este proiectat cu ajutorul programului Catia(V5R18)

2.1.1 Proiectarea elementelor netipizate

La proiectarea unui dispozitiv se doreste pe cat este posibil folosirea a cat mai multor semifabricate standardizate dupa normele interioare ale clientului,astfel pentru acele elemente nu mai este necesar sa se aloce timp pentru realizarea desenelor de executie(2D).

2.1.2 Alegerea elementelor tipizate

Elementele tipizate(comerciale-cele care se achizitioneaza) sunt alese in functie de rolul dispozitivului.In cazul acestui “Gripper” elementele tipizate care se folosesc sunt: a.cilindrii-de strangere(fig.2.)-unghiul de deschidere difera in functie de tipul cilindrului.In general au deschiderea cuprinsa intre 15° si 135°.

-liniari(fig.2.)-pot avea cursa de 40mm sau 60mm

-tip piston(fig.2.).Acestia sunt actionati pneumatic.

fig.2.

fig.2.

fig.2.

b.ventuze(fig.2.)-actioneaza prin aspiratie si au rolul de a prinde elemental de caroserie.

fig.2.

Dimensiuni

(Festo)

c.senzori (fig.2.)-sunt folositi cu scopul de a detecta elemental de caroserie.In cazul in care senzorii nu detecteaza elemental de caroserie statia de lucru este oprita automat.

fig.2.

2.1.3.Proiectarea ansamblului

In vederea proiectarii unui “Gripper” se tine cont de mai multe aspecte si anume: -forma si dimensiunea tablei care urmeaza sa fie manipulate de catre acesta.

-forma si dimensiunea statiei de lucru de unde urmeaza sa ridice elemental de caroserie(fig.2.)

-forma si dimensiunea ansamblului care sustine “Gripperul” atunci cand acesta nu lucreaza(fig.2.)

fig.2.

fig.2.

Proiectarea unui “Gripper” se realizeaza in mai multe etape:

a.Se proiecteaza elementele care au rolul de a elimina gradele de libertate.Aceste elemente sunt “pinii”,doi la numar si ”nc-urile” care au rol de prindere si de fixare a tablei,numarul acestora stabilindu-se in functie de dimensiunea tablei.Aceste elemente active care intra in contact cu table au rolul de a impiedica miscarile de rotatie si de translatie a tablei(fig.2.).

In anumite zone ale tablei se folosesc ventuze pentru o mai buna prindere,mai ales daca dimensiunile tablei sunt mari.Tot la acest stadiu se pozitioneaza senzorii,care sunt necesari pentru a detecta prezenta tablei.

fig.2.

b.Se proiecteaza:-semifabricatele care au rolul de a sustine si de a fixa intr-un mod precis elementele active(pini,nc-uri,ventuze)

-semifabricatele care au rolul de a sustine senzorii,elementele de ghidare,etc.

-semifabricatele de baza de care se leaga si care sustin in general toate semifabricatele si elementele(tipizate si/sau netipizate) ale “Griper-ului” (fig.2.)

fig.2.

c.Verificarea din punct de vedere ergonomic,constructiv,functional.

2.2 Calculul fortelor cilindrului

Forta de inchidere împotriva lungimii bratului de prindere

-se aplica pentru diferite marimi ale cilindrului

Greutatea admisibila a brațului de prindere si sarcina de incarcare

S-centrul de gravitate al partii mobile

m-greutatea elementelor mobile

Cursa de deschidere a cilindrilor

Consumul de aer comprimat în functie de unghiul de deschidere

3. Proiectarea procesului tehnologic

3.1. Proiectarea procesului tehnologic classic

Realizarea itinerarului tehnologic pentru semifabricatul cilindric de tip “Pin”

Pentru manufacturarea unui ”Pin” se va trece prin urmatoarele etape:

a.Se va alege materialul corespunzator, otel de tip X155CrVMo12-1, procesul de degrosare si finisare se executa dintr-o bara avand ca dimensiuni, lungimea de 100mm si diametrul de 40 mm.

b.Degrosare si Finisare

Asupra reperului se va aplica un proces de degrosare si finisare avand ca rol obtinerea formei impuse

.

Acesta este fixat pe unealta masina si este pregatit pentru etapa de prelucrare prin strunjire.

In urma acestei etape lungimea reperului se modifica din forma bruta la 91 mm, rugozitatea suprafetei la 3.2, si un diametru de 38 mm tolerat in functie de pozitia in ansamblu.

c.Frezare

d.Centruire.Alezare.Filetare

e.Rectificare

Se urmărește obținerea unei calități superioare a suprafeței și unei mari precizii dimensionale și de formă.

Rectificarea este asemănătoare cu frezarea, scula utilizată fiind un corp derotație ca și freza, dar care, în locul dinților în număr limitat al acesteia, posedă unnumăr foarte mare de tăișuri mici, formate din granule abrazive înglobate în corpul abraziv.

Rectificarea se caracterizează prin temperaturi mari în zona de așchiere (900-1200°C), deoarece granulele abrazivetrec prin adaosul de prelucrare cu vitezefoarte mari(15-100m/s) și cu forțe de frecare mari. Din acest motiv așchiile detașate se obțin sub formă de scântei sau de picături incandescente.

f.Ajustare

La aceasta operatie piesa este finisata si se netezesc suprafetele taioase.

g.Tratamet termic

-calire

Piesa este introdusa in cuptor la temperatura intre 1000° C – 1200° C dupa care se scoate si este intodusa intr-o baie de ulei sintetic sau de transformator.

Revenirea-inseamna reincalzirea otelului pana la o temperatura de 200-300 de grade (celsius) . Piesa va fi adusa la o duritate de 58-62 HRC.

-brunare

La aceasta operatie piesa trece printr-o baie de 'brunare' care se realizeaza impotriva coroziuni.

h.Controlul tehnic de calitate

Reperul ajuns la operatia respectiva este masurat cu subleru, micrometru sau laser, pentru a fi toate cotele executate la fel cu se afla in desenul de executie.

3.2 Proiectarea procesului tehnologic pentru CNC

4. Proiectarea dispozitivului

Date referioate la materialul piesei.

-Otel de uz general pentru constructii OL37 STAS 500/2-80

-Corespondenta OL37,2=S235JR EN 10025(1993)

Caracteristici mecanice:

Semifabricatul se prezintă sub formă de bară rotunda laminată de dimensiuni Ø30×100 conform standardului de execuție SR EN 10059:2004 și calității de material SR EN 10025 [2].

Stadiul de prelucrare a semifabricatului pana la operatia pentru care se proiecteaza dispozitivul (intinerar tehnoligic)

10. Debitarea ø30×100

– mașină-unealtă : fierăstrău alternativ

– sculă : pânză fierăstrău

– dispozitiv : menghină

– verificator : ruletă / șubler

20. Strunjirea

– Strunjire exterioara de degrosare

– ø28 mm

– Strunjire exterioara de degrosare si finisare

– ø19 mm cu R2 si R30

– ø16 mm

30. Gaurire

40. Filetare: M10

50. Frezare plana la distanta de 10 mm cu toleranta 0/-0.03 fata de axa

60. Rectificare ø19

– mașină-unealtă : Strung universal de atelier

– sculă : – cutit strung 20×20 cu placuta din carburi metalice SCLCR20E

– dispozitiv : universal

– verificator : șubler

Fazele operatiei – operația de frezare se realizează într-o singură fază cu ajutorul unei masini de frezat vertical.Frezarea realizata are rolul de a bloca rotirea semifabricatului,Semifabricatul este fixat de un alt semifabricat care are deasemenea o frezare plana care intra in contact cu aceasta suprafata frezata care urmeaza a fi executata.

Caracteristici principale ale M.U.

Pentru executia piesei sunt necesare mai multe operatii:frezari ,rotunjire,gauriri,filetari,tesire.Majoritatea operatiilor sunt operatii de frezare,aceste operatii de frezare se vor executa pe o masina-unealta Masina de frezat vertical FV401(ARSENAL-BULGARIA).

Aceasta masina-unealta are urmatoarele caracteristici:

VERTICAL MILLING MACHINES  FV 401

[2]

Stabilirea sistemului de orientare

Schita operatiei pentru care se proiecteaza dispozitivul, cuprinzand toate cotele, abaterile si conditiile tehnice impuse.

Abaterile se stabilesc după STAS 2300-88 (SR EN 22768-1:1995).

Stabilirea cotelor de realizat la prelucrare si a sistemului bazelor de cotare pentru suprafetele prelucrate.

Abaterile se stabilesc după STAS 2300-88 (SR EN 22768-1:1995).

Stabilirea cotelor de realizat la prelucrare și a sistemului bazelor de cotare pentru suprafețele de prelucrat

Stabilirea sistemului bazelor de orientare pentru trei variante și calculul erorilor

Varianta I

Reazeme fixe si mechanism de centrare si prindere (3T+2R)

, A: BO=BC

B :

Varianta II

Suprafata A – Bucsa fixa (2T)

Suprafata B – Reazem fix (1T+2R)

, A : BO≠BC

B :

; mm

Varianta III

, C :

D : BO=BC

Alegerea variantei optime din punct de vedere al preciziei și economicității (calculul erorilor maxime admise la orientare)→ Varianta III datorită modalității celei mai precise și erorile cele mai mici, luand in considerare precizia necesara prelucrarii piesei, dar si constructia economica a dispozitivului.

Stabilirea fixării semifabricatului

Stabilirea forțelor de așchiere și de fixare la punctele de aplicații, direcție, sens, modul.

Mărimea forțelor de fixare a semifabricatelor în dispozitive se calculează în ipoteza că semifabricatul este simplu de rezemat pe elementele de orientare ale dispozitivului. Forța de fixare rezultă din condiția de păstrare a echilibrului semifabricatului pe reazeme, considerând că atât forțele de fixare cât și celelalte forțe care acționează asupra acestuia sunt niște vectori.

Forțele de fixare se stabilesc și se calculează pentru varianta optimă de orientare. Pentru aceasta trebuiesc parcurse următoarele:

-stabilirea punctului de aplicație, direcția și sensul forței, sau forțelor de strângere;

-calculul mărimii acestora.

Fortele care solicita semifabricatul in timpul instalarii in dispozitiv si a prelucrarii sunt urmatoarele:

-Forte principale:forte de aschiere,momentul de aschiere,forte si moment masice(greutatea semifabricatului)

-Forte secundare:forte datorita tensiunilor termice,forte de frecare dintre semifabricat si taisul sculei.

Forțele pentru mecanism de fixare cu pene

determinarea forței de strângere S pentru pana înclinată pe ambele fețe :

determinarea forței de strângere S pentru pana înclinată pe o singură față :

Determinarea cursei de lucru a penei

Determinarea condiției de autofrânare(menținerea forței de strângere a penei după eliminarea forței de acționare):

unde :

S – forța de strângere, [daN]

K =1,5…2,5 – coeficient de siguranță

h1=5 – deplasarea pe orizontală, [mm]

Q =10…15 – forța aplicată de muncitor [daN]

α1,α2=11˚ – unghiurile de înclinare a penei;

φ1,φ2=5˚43̍ – unghiurile de frecare pe cele două fețe ale penei;

μ1,μ2=0,1 – coeficienți de frecare

Forțele pentru mecanism de fixare cu excentric

Fie :

D=60 mm→R=30 mm

d=D/3=20 mm

Q=10…15 daN → S>15 daN

L=(4…5)R=4R=120 mm

determinarea cursei de lucru

→condiția de autofrânare

determinarea caracteristicii excentricului

Pt. →D/e = 20

→D/e = 13 → 13 < D/e ≤ 20

determinarea forței de fixare

Practică :

unde :

S – forța de strângere, [daN]

h – cursa de lucru, [mm]

Q =10…15 – forța aplicată de muncitor [daN]

μ1=0,1 – coeficient de frecare

β – unghiul de rotire a manetei

D – diametrul discului

d – diametrul axului

L – lungimea brațului manetei

R – raza discului

e – excentric

α – unghiul pantei

ρ – raza de rotire a excentricului

Forțele pentru mecanism de fixare cu filet

Suprafață de formă inelară

Suprafață sferică(contact punctiform) D=0, d=0

Suprafață cu contact plan, d=0

Suprafață cu contact conic

cursa de lucru realizată la mecanismele de fixare cu filet :

unde :

S – forța de strângere, [daN]

h – cursa de lucru, [mm]

Q =10…15 – forța aplicată de muncitor [daN]

μ=0,1 – coeficient de frecare între șurub și semifabricat

β=120˚– unghiul de rotire a piuliței sau șurubului

D=16 – diametrul exterior, mm

d=10 – diametrul mic, mm

L=65 – lungimea brațului de acționare, mm

rm =0,8*p/2 – raza medie a filetului, mm

α=60˚ – unghiul elicei filetului

p=1 – pasul filetului, mm

φ=3˚– unghiul de frecare la filet

R=p/8 – raza de racordare la vârfurile filetului, mm

Proiectarea ansamblului dispozitivului

Repere standardizate:

-Surub cu cap hexagonal inecat:

– ISO 4762 M4x25 (4 buc)

– ISO 4762 M4x30 (4 buc)

– ISO 4762 M5x30 (4 buc)

– ISO 4762 M8x45 (6 buc)

-Suruburi pentru canale ,,T” :

– ISO 4018 M10x55 (2 buc)

-Cilindru XG-Airtec
-Linear slider-ser20a1-220

-Bolt-03106-16(2 buc)

Piese manufacturate:

– 01_Placa de baza

– 02_Tija

– 03_Bac

– 04_Bac

– 05_Saiba

– 06_ Saiba

– 07_ Saiba

– 08_Suport cilindru

– 09_Suport Pin

Mecanizarea dispozitivului

Pentru mecanizarea dispozitivului se utilizeaza un cilindru pneumatic.

Alegerea cilindril

or

Accesorii pentru cilindru

Bibliografie:

[1]. http://www.arsenal-bg.com/civilian/millmach/fv251mfv281fv301fv401.htm

[2]- http://sculediverse.ro

http://www.mairongalati.infoconstruct.ro/

www.totalmateria.com/ro ;

http://www.smcusa.com/

http://www.tracepartsonline.net/

5. Alegerea sculei

6. Concluzii

7. Bibliografie

Partea desenata

1. Plansa model 3D

2. Plansa model de ansamblu 2D

3. Desen executie pentru piesa pentru care se face operatia

4. Plan operatie – itinerar