Розробка конструкції маніпулятора для переміщення деталей після термічної обробки

Abstract

Актуальність теми. Процеси термічної обробки є критично важливими етапами в сучасному машинобудуванні, оскільки саме вони визначають кінцеві механічні властивості деталей, зокрема їх міцність, твердість та зносостійкість. Специфіка термічних цехів – екстремально високі температури, інтенсивне теплове випромінювання, виділення шкідливих газів та наявність агресивних гартувальних середовищ – створює надскладні та небезпечні умови для праці людини. Впровадження автоматизованих промислових маніпуляторів дозволяє повністю усунути персонал із небезпечних зон та забезпечити суворе дотримання технологічного часу циклу (наприклад, 16,7 с), що є критично важливим для формування правильної структури металу. Особливо актуальним це завдання є для агропромислового сектору та підприємств сільськогосподарського машинобудування, де автоматизація переміщення деталей після гартування є ключем до підвищення експлуатаційного ресурсу техніки. Мета дослідження полягає у розробці надійної конструкції промислового маніпулятора для безпечного та ефективного переміщення деталей після термічної обробки в екстремальних температурних умовах. В першому розділі бакалаврської кваліфікаційної роботи розглянуто сучасний стан автоматизації маніпуляційних операцій в умовах термічного виробництва, проведено класифікацію типів промислових маніпуляторів та захватних пристроїв , виконано аналіз конструкцій сучасних систем та методів їх теплового захисту. Розглянуті конструкції закордонних аналогів (KUKA, Fanuc, Staubli) та перспективи створення нових стійких маніпуляційних систем для переміщення гарячих заготовок. В розрахунковому розділі роботи проведено розрахунок конструкції промислового маніпулятора, а саме розраховано його основні параметри (визначено кінематичні характеристики за методом Денавіта–Хартенберга, виконано силовий та моментний розрахунки для найнесприятливішого положення ланок та підібрано серводвигуни з редукторами). Також виконано розрахунок термостійкого пневматичного захватного пристрою на міцність утримання деталі та визначено просторову точність позиціювання системи. В розділі охорона праці розглянуто вимоги безпеки при експлуатації маніпулятора в термічному цеху , аналіз можливих ризиків (наприклад, термічні опіки від нагрітих деталей, механічні удари рухомими ланками чи ураження струмом) і заходів щодо їхнього мінімізації , правила технічного обслуговування та ремонту. Також в бакалаврській кваліфікаційній роботі виконано розрахунок економічної ефективності від розробки та впровадження конструкції маніпулятора капітальні інвестиції, річну економію фонду оплати праці (за рахунок виведення людей з небезпечної зони) та термін окупності проекту.