§ 2. Пример проектирования оснастки

ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ СБОРКИ И СВАРКИ

ДВУТАВРОВЫХ БАЛОК

Исходные данные для проектирования;

а) типоразмеры балок, выпускаемых сериями;

длина................7,5 н-12 м;

высота стенки.............0,6 ;- 2,0 м;

толщина ».............6 ■■;-20 мм;

ширина полок.............0,2 :~ 0,6 м;

толщина ».............Ю-ь 40 мм;

б) допускаемые отклонения готовой балки от проектной формы приведе­ны и табл. 16.1;

в) поясные швы должны выполняться в положений «в лодочку»;

г) заданный темп линии —5 балок длиной 12 м в час.

Проектирование оснастки участка сборки. Задание на проектирование.

Тип приспособления — специальное, переналаживаемое. На­стройка на каждый типоразмер должна обеспечиваться с пульта

Таблица 1С!

Допускаемые отклонения

Эскиз

Перекос по.? к и —д- < 0,005

Отклонение от прямой а < 0,001 /, но не более 10 мм

^

Несимметричность сечения а ■•:; 5 мм

Выпучивание стенки а < 0,003 Н, но не бо-5 лее — и не более 5 мм

Отклонение от вертикали а <: 0,003//

389

управления. Требования к оснастке сборочного участка опреде­ляются следующими соображениями. Сборка и прихватка балки длиной 12 м не может быть выполнена за 12 мин, которые пре­дусмотрены заданным темпом поточной линии. Поэтому на сборочном участке необходимо либо предусмотреть два параллельно расположенных одинаковых рабочих места, дубли­рующих всю сборочную операцию, либо выполнять сборку за две операции на двух последовательно расположенных рабочих ме­стах. В рассматриваемой поточной линии (см. рис. 16-16) выбран второй путь — на сборочном участке последовательно располо-

Питатель

,л

Участок заготовки стенок

id.

1

fe

3"" Участок заготодт полок

taxxTrarcp

Рис. 1G-18. Схема подачи элементов в питатель

жены два рабочих места: питатель и сборочный стаи. Б соответ­ствии с этим требования к оснастке рабочих мест будут раз­личны.

Питатель должен обеспечить прием трех листовых элементов в горизонтальном положении, поворот полок на 90° и подачу всех трех элементов в сборочный стан.

Сборочный стан должен принять элементы из питателя, обес­печить симметрию расположения и взаимную перпендикуляр­ность полок и стенки, плотное прижатие элементов друг к дру­гу, прихватку их с одной стороны и выдачу собранного двутавра на участок сварки.

Выбор конструктивной схемы.

1. Питатель. Подача элементов. В соответствии со схемой поточной линии элемент стенки / (рис. 16-18) поступает в пита­тель непосредственно с рольганга 6. Элементы полок 2 и 3 пере­носятся и укладываются в питатель в горизонтальном положе­нии краном 4 из штабеля готовых полок 5. Оперативность захва­та и освобождения, а также предотвращение деформаций гибких полос от собственного веса обеспечивается наличием жесткой траверсы с несколькими магнитными или вакуумными захва­тами.

Для передачи собираемых элементов в сборочный стан опор­ными базами служат ролики. Их расположение в поперечном

390

сечении схематически показано на рис. 16-19, а. По ширине стен­ки целесообразно иметь два ролика /; полки в горизонтальном положении можно уложить на одиночные ролики 2. Поворот этих роликов на угол 90° (рис. 16-19,6) обеспечивает кантовку полок в проектное положение с олиранием кромок на ролики 3. По длине следует расположить 7—8 пар роликов каждого типа.

При настройке питателя изменение высоты собираемой бал­ки может быть обеспечено поперечным перемещением правой и левой групп роликов относительно оси симметрии (рис. 16-19,6). Изменение ширины полки требует вертикального перемещения роликов 3.

Совместная выдача всех трех элементов из питателя в сбо­рочный стан требует привода опорных роликов. Так как кантую­щие ролики 2 (рис. 16-19,6) после их поворота на угол 90° вес полок не воспринимают, то _а1

принудительное их вращение не обязательно. Поэтому для перемещения полок и стенки необходим привод только ро­ликов / и 3.

2. Сборочный стаи. Для приема элементов целесообраз-

я)

Ф

I-EEF

О

6}

F³"¹

И-

хщ

$

Рис. ]6-Ш, Схема опорных баз питателя

фг 1	1 ^		i Г
	тез-—'
		-t£HF

Рис. [6-20. Схемы расположения опор­ных баз и прижимов сборочного стай as

а) при приеме, элементов; 6} при сборке; в) при выдаче собранной балки

по использовать систему роликов, повторяющих расположение роликов питателя (рис. 16-20,а). В этом случае настройка стана на заданную высоту балки и ширину полок может выполняться путем таких же перемещений роликов, как и в питателе. Боко­вые ролики 2 (10 пар по длине стана) при сборке следует использовать для плотного прижатия элементов друг к другу, снабдив их гидравлическими цилиндрами. Поэтому привод dew жения при приеме элементов и выдаче собранной балки более просто осуществить не так как в питателе, а принудительным вращением крайних по длине стана боковых роликов 2.

391

Задаваемое питателем взаимное расположение элементов балки является ориентировочным, тогда как в сборочном стане система опорных баз и прижимов должна обеспечить точность сборки в пределах допустимых отклонений от прямолинейности, симметрии расположения и взаимной перпендикулярности стен­ки и полок. Магнитный стол 4 (рис. 16-20, б), на который стенка опускается под собственным весом в результате отвода опорных роликов / (рис. 16-20, а), задает плоскость ее расположения и устраняет волнистость. Симметрия расположения полок бтно-сительно стенки достигается поднятием полок над опорными ро­ликами 3 с помощью подъемников 5, настраиваемых на размер

а — —g—. Учитывая необходимость таких перемещений, при

настройке питателя и сборочного стана ролики 3 (рис. 16-20, а) следует располагать ниже роликов / па величину а'=-а-\-50 мм. Взаимная перпендикулярность стенки и полок балки обеспечи­вается выверкой расположения осей нажимных роликов 2 по нормали к поверхности магнитного стола 4.

Прихватка обеих полок ниточным швом выполняется одно­временно наклоненным электродом.

От закрепления балка освобождается выключением магнит­ного стола и сбросом давления в гидроцилиндрах роликов 2, Опорные ролики I (рис. 16-20, в) возвращаются в прежнее поло­жение, поднимая балку над поверхностью магнитного стола. Выдача балки из стана обеспечивается подачей давления в гйд-роцилиндры крайних прижимных роликов 2 и включением их вращения.

Конструктивное оформление.

1. Питатель. Общая компоновка узлов питателя определяет­ся выбранной конструктивной схемой (рис. 16-21). Два жестких суппорта 4 несут правую и левую группы опорных и приводных роликов. Их перемещение по направляющим 2 станины 1 (сбли­жение или раздвижка) обеспечивает наладку питателя на раз­личную высоту собираемой балки. Такое перемещение суппортов задается оператором с пульта управления включением мотора 5 с помощью ходовых винтов 3, имеющих правую и левую резьбы.

Подача элементов балки в сборочный стан обеспечивается принудительным вращением горизонтальных роликов; кинемати­ческая схема их привода показана на рис. 16-22. При наладке питателя ролики 2 необходимо перемещать в вертикальном па-правлении для настройки на заданный размер а = —н—{—50 мм.

Это перемещение можно осуществить поворотом коромысла 3 от винта 4 путем вращения гайки 5 с помощью общего для каждого суппорта вала с червяками 6, включением мотора с пульта управления. Расположение ролика 2 на коромысле 3 позволяет осуществить привод вращения роликов / и 2 от одного мотора

392

с помощью червячной пары 7 и цепных передач со звездочками 8, 9 и 10, 11. Такая жесткая кинематическая связь вращения ро­ликов 1 я 2 целесообразна для предотвращения относительного смещения полки и стенки в процессе движения. В этом случае привод каждой пары роликов / и 2 по длине питателя и на раз-пых суппортах (правом и левом) может быть индивидуальным.

#ю

Л/V

W

A/V^

ЛЛг-

Рис. 16-21. Схема расположе­ния основных узлов питателя

Левый суппорт

Рис. 16-22. Кинематическая схема привода роликов питателя

Для поворота полок (рис. 16-23) целесообразно использовать общий для каждого суппорта вал / с закрепленными на нем ры­чагами 2, количество которых соответствует числу неприводных роликов 5, т. е. 7—8 шт. Поворот вала можно осуществить двумя гид-роцилипдрами 3, включением их с пульта управления. Упор 7 слухшт Для предотвращения соскальзыва­ния полки'; 6 при повороте. Так как настройка упора может быть грубой и производится сравнительно редко, то можно выполнять ее непосред­ственным вращением винтов 4 вруч­ную, не вынося на пульт управ­ления.

2. Сборочный стан. Общая ком­поновка основных узлов сборочного стана может быть такой же, как и у питателя (см. рис. 16-21). Однако требования к жесткости конструк­ции стана значительно выше из-за большой зажатия собираемых элементов.

Рис. 16-23. Механизм по­ворота полок в питателе

величины усилия

393

Механизмы сборочного стана представлены на рис. 16-24.

Правая половина рисунка показывает положение элементов при

приемке их из питателя. Настройка опорных роликов 2, поддер-

b — d , ~_п живающих полку, на размер а ==~ ■—*— ±ммм осуществляется

поворотом угловых рычагов 4 с помощью общей тяги 6 враще­нием гайки 8. Подъем и опускание роликов 1, поддерживающих стенку, производится гидравлическим цилиндром 7 через общую тягу 5 и угловые рычаги 3. Перемещение элементов при приемке

Рис. 16-24. Механизмы сборочного стана

их из питателя и собранной балки при выдаче из стана создается вращением крайних по длине стана прижимных роликов 9 с по­мощью червячной пары 10—И от мотора 12.

Левая половина рис. 16-24 показывает положение элементов перед выполнением прихваточного шва. Стенка балки прижата к поверхности магнитного стола 17, полка приподнята подъемни­ками 18 в положение, симметричное относительно стенки. На­стройка механизма подъемника производится вращением вин­та 19 с помощью червячной пары 20, 21 от мотора 22 путем пере­мещения штока 18. При сборке балки два штока 18 на каждом суппорте поднимаются и опускаются гидравлическими цилиндра-

394

Mir 23. Муфты 24 служат для предотвращения вращения штока поршня гидроцилнндра 23 при включении механизма настройки.

Прижатие элементов друг к другу осуществляется десятью парами нажимных роликов 9 с помощью гидравлических цилинд­ров 13, развивающих усилие до 5 Т каждый. Перпендикуляр­ность образующих роликов 9 к плоскости стенки достигается по­воротом оснований гидроцилиндров 14 относительно осей шар­нирных закреплений 16 с помощью болтов 15. Наличие электро­механического и гидравлического приводов позволяет оператору управлять настройкой и работой механизмов сборочного стана дистанционно с пульта управления.

Проектирование оснастки сварочного уча­стка. Задание на проектирование.

Оснастка сварочного участка должна быть специальная, пере­налаживаемая на заданный диапазон типоразмеров. Требование ТУ выполнять поясные швы в положении «в лодочку» предопре­деляет необходимость поворота балки перед сварочной операци­ей и последовательное наложение каждого из швов в отдель­ности. Так как за 12 мин может быть выполнен только один шов длиной 12 ж, то для обеспечения заданного темпа поточной линии сварочный участок должен иметь несколько рабочих мест. Возможно либо параллельное их расположение, когда на каж­дом рабочем месте свариваются все четыре шва, либо последо­вательное, где на каждом из четырех рабочих мест выполняют по одному шву. Принятый в поточной линии завода им. Бабуш­кина последний вариант представляется более удобным. Первым целесообразно выполнять шов со стороны, где нет прихваточ-пого шва. Это означает необходимость кантовки балки после ее выхода из сборочного стана на 180°. Таким образом, оснастка сварочного участка должна последовательно обеспечивать поло­жения балки, показанные на рис. 16-25. Для этого надо спроек­тировать кантователи двух типов и предъявить к ним следую­щие требования:

кантователь на 180° должен иметь быстродействующий за­хват, надежно воспринимающий вес балки при перевороте. При этом точного фиксирования положения балки относительно кан­тователя не требуется;

кантователь на 45° должен сиять балку с рольганга, устано­вить ее под сварочную головку в положение «в лодочку» и после сварки возвратить на рольганг. Жесткого закрепления балки в процессе сварки не требуется. Для перемещения сварочной го­ловки следует предусмотреть стационарные направляющие. Передача балки с одного рабочего места на другое осуществля­ется приводным рольгангом.

Выбор конструктивной схемы.

1. Кантователь на 180°. Рассмотрим схемы кантователей, по­казанные на рис. 16-26.

395

Кантователь в кольцах (рис. 16-26, а) представляет собой жесткую рамную конструкцию с неразъемными кольцами 7 для поворота и рольгангом для перемещения балки. Прием осуще­ствляется приводными опорными роликами 2, поворот — прину­дительным вращением роликов 3 и выдача после кантовки при-

Рис. 16-25. Положения балки на сварочном участке

^^^^7^^^^*^^ 'УГГТ^Ш^Ш^

Рис. 16-26. Схемы кантователей на 180°

водными опорными роликами 4. Положительной стороной такой схемы является возможность, расположения кантователя в одну линию со сборочным станом и рольгангом сварочного^ участка. Однако механизм настройки и привода роликов поворотного рольганга оказывается достаточно сложным.

Рычажный кантователь с магнитами (рис. 16-26,6) перево­рачивает балку /, перекладывая ее с одного рольганга 2 на дру-

396

гой 3. Такие кантователи не позволяют располагать оборудова­ние в одну линию. Кроме того, большой момент па валу кантователя предъявляет высокие требования к его силовому приводу; для питания магнитов 4 необходим источник постоян­ного тока, а неровности стенки могут нарушить надежность за­хвата. Однако кинематическая схема кантователя проста и при переходе от одного типоразмера балки к другому кантователь не требует переналадки.

Кантователь с наклонным цилиндром (рис. 16-26,0), как и рычажный кантователь с магнитами, поворачивает балку, пере­кладывая ее с одного рольганга на другой. Для этого при ходе поршня / вверх рычаг 2 п-риподнимает правую полку балки над рольгангом 3 и, перекатывая левую полку на опоре шарнира 4, переводит балку в положение, изображенное на рисунке. При ходе, поршня вниз балка под

собственным весом, поддержи- ^ -

ваемая рычагом 6, опускается fSf/

на рольганг 5. Необходимость # //

переналадки кантователя при ж //

широком диапазоне типоразме- /§&//

ров балки значительно услож- Vvu/ ^л

няет конструктивное оформле- \у у^---_-==-===4'

ние этой, сравнительно про- JL-,-^н»--__■ -___-=JU|^-_,

стой, кинематической схемы. (Ъ/^___1____--------'^;~^J

В поточной линии завода vtf$/w/wws//;//№W/f)/SM им. Бабушкина использован _Рис_ _]б._{27> Схема каитователя} магнитный кантователь с тре- на 45°

мя рычагами по длине балки.

2. Кантователь на 45°. Так как передача балки с одного рабочего места на другое выпол­няется рольгангом, то для выполнения сварочной операции кан­тователь должен снимать балку с рольганга, а после сварки возвращать ее на рольганг. Б этих условиях наиболее просто ис­пользовать рычажный кантователь с двумя рычагами по длине балки, располагаемыми между роликами рольганга, как схема­тически показано на рис. 16-27.

Конструктивное оформление.

1. Кантователь на 180°. Надежность захвата балки магнита­ми существенно зависит от предотвращения перекоса и смеще­ния поверхности стенки относительно поверхности магнитов в процессе поворота. Поэтому рычаги должны иметь упоры, пре­дотвращающие смещение балки и поворачиваться строго син­хронно. Наличие общего вала с жестким присоединением к нему всех трех рычагов отвечает этому требованию. Так как момент на валу кантователя может достигать величины порядка 12 000 кГ-м, то электромеханический привод оказывается слиш­ком громоздким. Более целесообразно использовать силовой

397

ф

г

t I¹-

П L_j n ri

JL,

Г

Из сборочного стана

Ф с*

Л-л

Ф

Ф

ji

u .u

6-6

Рис. 16-28. Конструктивная схема магнитного кантователя на 180

цилиндр и пару: зубчатое колесо — рейка. В этом случае сущест­венным является выбор рабочего тела силового цилиндра. При повороте балки переход через мертвое положение сопровождает­ся переменой направления силы, действующей в паре колесо—■ рейка, что исключает возможность использования пневматиче­ского привода. При использовании гидропривода масло должно заполнять обе полости цилиндра как над поршнем, так и под ним. Плавное опускание балки на рольганг после прохождения мертвого положения в этом случае происходит вследствие выдав-

Рнс. 16-29. Конструктивная схема магнитного кан­тователи на 45°

ливапия масла через калиброванное отверстие. По длине вала момент целесообразно прикладывать в двух местах, используя два гидроцилиндра и две пары рейка —колесо, для уменьшения размеров гидроцилиндров следует использовать насос с макси­мальным давлением порядка 200 ат. Общая конструктивная ком­поновка магнитного кантователя показана па рис. 16-28.

2. Кантователь на 45°. Для установки под сварочную головку достаточно по длине балки расположить два рычага 2 (рис. 16-29). Их поворот наиболее просто осуществить с помо­щью двух пневматических или гидравлических цилиндров /. От­сутствие жесткой кинематической связи между рычагами хотя и может привести к некоторому перекосу балки в процессе пово-

399

рота, но на конечное ее положение влияния не окажет. Перед поворотом балку следует сдвинуть вдоль рычага до упора 8. Такое смещение выполняется досылателем 4 с помощью цепи 3, звездочки 9 и электропривода. Для перемещения сварочной го­ловки 5 по направляющим 6 целесообразно использовать тележ­ку велосипедного типа 7 с площадкой для сварщика.