книги / Производство сварных конструкций (Изготовление в заводских условиях)

и на четыре нерегулируемые опоры 5, а затем прижимают к ним отдельными прижимами. Наиболее критичным в отношении точности задания положения швов, соединяющих планки с бо­ ковинами, является смещение концов планок в тангенциальном направлении Af (см. рис. 8.21). Для уменьшения этих смещений опорные базы необходимо располагать как можно ближе к кон­ цам планок.

Рис. 8.21. Соединение планок с боковиной

Для свободного доступа к местам прихваток каждая планка закреплялась на расстоянии К=100 мм от торца. При допусти­ мой неплоскостности планки 2 мм на длине 1000 мм возможное смещение торца планки составляет 0,2 мм в любую сторону. К плоскости, образованной свободными торцами планок, прижи­ мают вторую боковину, зафиксированную аналогично первой. Очевидно, что положение в пространстве этих сварных соеди­ нений может изменяться от изделия к изделию случайным обра­ зом в пределах допуска на длину планки. Благодаря контурной вырубке разброс длин планок AL и координат прямоугольных окон не превышал 0,3 мм. Учитывая, что смещения AL и Af ле­ жат во взаимно перпендикулярных плоскостях, величину АС для данного соединения определяли как АС = [(2Af)2 +AL2]0,5 = 0,5 мм. Таким образом, величина 5 = А + Б = 0,7 + (0,2+0,5) = 1,4 мм и b = 0,3 мм. Нанеся полученные данные на «область качества» для катета К = 5 мм, убедились, что рассмотренное соединение должно быть качественным.

271

Рассмотрим другое соединение, образуемое рёбрами и план­ ками, показанное на рис. 8.22. В этом соединении максимальный зазор между ребром и краем окна составляет 0,5 мм, а точность расположения последнего - 0,3 мм. Таким образом, для этого соединения величина 8 = А + Б = 0,7 +0,5 =1,2 мм и b = 0,3 мм, что также обеспечивает получение качественных сварных швов.

Рис. 8.22. Соединениеребер с планками

Однако обеспечение качества сварных соединений ещё не га­ рантирует получение качественной сварной конструкции. В дан­ ном случае наибольшей сложностью явилось обеспечение тре­ буемой формы и точности размеров каркаса подбарабанья. Экс­ центричное расположение сварных швов на элементах каркаса, показанное на рис. 8.23, вызывает деформации сложного вида.

Измерения показали, что каркас, выполненный по такой тех­ нологии, получает следующие отклонения от проектной формы:

•межцентровое расстояние уменьшается с 910 до 900 мм;

•радиус R уменьшается таким образом, что зазор между средними планками и шаблоном этого же радиуса достигает 18 мм;

•длина каркаса уменьшается не более чем на 1 мм;

•диагональный перекос каркаса и отклонение от соосно­ сти отверстий втулок достигает 12 мм;

272

Рис. 8.23. Деформации каркаса в месте прикрепления планок к

• внутренняя рабочая цилиндрическая поверхность приобрета­ ет бочкообразную форму с отклонением от цилиндричности до 2мм.

Для компенсации диагонального перекоса каркаса было предложено изменить расположение сварных швов, соединяю­ щих планки с рёбрами, как показано на рис.8.24. Расположение швов по варианту «а» приводит к суммированию угловых де­ формаций от каждого углового шва, что приводит к перекосу по диагонали подбарабанья. При сварке швов, расположенных по варианту «б», угловая деформация каждого последующего со­ единения вдоль планки имеет противоположное направление по отношению к предыдущему, что существенно уменьшает диаго­ нальный перекос .

Наибольшее влияние на геометрию каркаса оказывают изме­ нения межцентрового расстояния и радиуса рабочей поверхно­ сти (см. рис. 8.23).

Основной причиной деформации каркаса является усадка сварных швов, крепящих набор планок к боковинам. В связи с этим потребовалось использовать способ регулирования свароч­ ных деформаций.

2 7 3

Конфигурация каркаса, в которой боковину молено рассмат­ ривать как кривой брус, позволяет для борьбы с остаточными деформациями реализовать приём приложения постоянной силы по линии, соединяющей центры втулок боковин (рис. 8.25).

Экспериментально установлено, что оптимальная величина усилия растяжения Рн, обеспечивающая после приварки всех планок к боковине сохранение мелецентрового расстояния в за­ данных пределах ± 0,7 мм), составляет 7,8 ± 0,5 кН. Обра­ ботка результате! :азала, что выборочное среднее значение межцентрового рг яния LHпосле сварки составило 909,8 мм, дисперсия - 0,662

Рис. 8.24. Расположение швов, соединяющих планки с ребрами:

Рис. 8.25. Способуменьшения деформаций каркаса подбараба- н ья :-------- до сварки,---------- после сварки

2 7 4

вании механизированной сварки обеспечить требуемый уровень стабильности параметров сварки практически невозможно, то­ гда как использование роботов это позволяет. Качество сварных швов подбарабанья будет обеспечено, если удастся реализовать высокую точность позиционирования свариваемого элемента и исключить влияние сварочных деформаций на положение швов в пространстве.

Сборку каркаса производили в два этапа. Сначала собирали на прихватках решетку, состоящую из планок и ребер, а затем к ней с двух сторон прижимали и прихватывали боковины с при­ варенными втулками. Конструкция стенда для сборки представ­ лена на рис. 8.27. Его основными узлами являются: стол 1, фик­ сатор гребенчатый 2, прижим откидной 3, блок каретки 4. Стол I имеет раму, на которой размещены поперечные балки, служа­ щие опорой для остальных узлов.

По длине каркаса установлены четыре гребенчатых пневма­ тических фиксатора 2. Фиксаторы представляют собой зубчатые сегменты 5. Рабочие поверхности зубьев являются базами для фиксируемых планок изделия. Прижим планок осуществляется подвижными зубчатыми пластинами 6, перемещающимися в тангенциальном направлении по двум неподвижным направ­ ляющим пальцам 7, входящим в окна пластин. Усилие прижима на пластины передаётся от двух качающихся пневматических цилиндров 8 через кронштейны 9.

Два крайних гребенчатых фиксатора максимально прибли­ жены к концам планок и несут сегменты 10, по периметру кото­ рых расположено по семнадцать регулируемых винтовых опор II планок каркаса подбарабанья 12. Это позволяет целенаправ­ ленно изменять форму будущей рабочей поверхности подбара­ банья с учетом сварочных деформаций.

Откидные прижимы 3 служат для предотвращения случайно­ го отхода планок от регулируемых винтовых опор и несут по семнадцать пружинных прижимов 13. Подвод и отвод откидного прижима осуществляется пневматическим цилиндром 14. За­ крепление планок происходит при срабатывании пневматиче­ ских замков 15.

Каретки 4, расположенные по торцам стенда, выполняют две функции: во-первых, являются ложементами и торцевыми упо­ рами при установке планок и сборке решетки, состоящей из сем­

276

надцати планок и шести дуг; во-вторых, служат для навески и поджатия к решётке боковин с втулками.

Рис. 8.27. Стенд для сборки каркаса

Основой каретки служит сегмент 16, по контуру которого выполнены семнадцать радиальных пазов. С одной стороны к нему прикреплена пластина 17, служащая упором для торцов планок и несущая разрезные пальцы 18, на которые устанавли­ вают боковину с приваренными к ней втулками. С другой сто­

277

роны закреплен сегмент 19 с пазами-ловителями, в которые по­ падают торцы планок при поджиме к ним боковины. Каретки перемещаются по направляющим скалкам 20 с помощью пнев­ матических цилиндров 21, причем та, которую перемещает ци­ линдр большего диаметра, является базой при сборке каркаса.

После сборки на прихватках сварной узел передают на робо­ тизированный комплекс, который содержит два приспособления для закрепления каркаса подбарабанья и растяжения боковин постоянной нагрузкой. Приспособление представляет собой прямоугольную раму с двумя боковыми балками. Внутри этих балок 3 (см. рис. 8.28) смонтированы нагружающие устройства.

Рис. 8.28. Устройство для сварки каркаса с растяэюением

Они представляют собой пружинно - рычажные механизмы с пневматической разгрузкой. При установке каркаса в приспо­ собление одна втулка каждой из боковин фиксируется съёмным пальцем в неподвижном кронштейне 4, другая - в отверстиях рычага 2. Рычаг, качающийся на оси кронштейна 1, в нижней части соединён с тягой 9 поперечным пальцем. На тягу надета пружина 8, которая, предварительно сжата с помощью регули­ ровочных гаек 5. Пружина передаёт усилие через упорный под­ шипник 6 и тягу на качающийся рычаг 2, что, в конечном счёте, вызывает изгиб и растяжение нижних волокон боковины карка­

2 7 8

са. Благодаря достаточной податливости пружины (вследствие большой ее длины), в процессе сварки усилие растяжения оста­ ется практически постоянным, несмотря на увеличение расстоя­ ния между точками крепления боковины из-за температурного расширения металла боковины. Для разгрузки боковины в пери­ од установки ее в приспособление и съема используется пневма­ тический толкатель 7.

Рама и закрепленные на ней с двух сторон собранные на при­ хватках каркасы подбарабанья размешены на позиционере робо­ тизированного комплекса, который осуществляет поворот кар­ каса подбарабанья вокруг горизонтальной оси по программе на заданный угол с тем, чтобы установить места сварки в удобное положение.

Конструкция позиционера показана на (рис. 8.29). Основание 8 служит опорой для поворотной части позиционера. Обе П- образные стойки основания несут цапфы 7, в которых непод­ вижно закреплены концы оси 3.

Все сварные соединения планок с боковинами и рёбрами в зонах сварки располагаются горизонтально, что обеспечивает наиболее лёгкий доступ горелки робота к сварным швам и их качественное формирование. Поочерёдная переустановка пла­ нок в позицию сварки осуществляется пошаговым перемещени­ ем поворотной части позиционера. После каждого поворота ро­ боты сваривают по восемь угловых швов, расположенных толь­ ко на тех планках, которые зафиксированы клиновыми пазами штока 13 (см. рис. 8.29, б).

Поворотная часть позиционера состоит из двух сварочных приспособлений 4, соединённых между собой с помощью двух поворотных опор 5, вращающихся на оси.

Для поворота приспособлений на заданный угол служит хра­ повой механизм. Его храповое колесо 1 неподвижно закреплено на одной из поворотных опор, а пневматический привод 11 - на стойке основания. Храповой механизм снабжён бесконтактными датчиками положения, сигнализирующими о начале и заверше­ нии поворота изделия на заданный угол. На противоположной стойке закреплен блок программатора 6.

Требуемая точность позиционирования свариваемых элемен­ тов обеспечивается благодаря использованию в конструкции позиционера принципа смены баз. После поворота изделия на

2 7 9