Основы проектирования сборочно-сварочных приспособлений

1)сборочные приспособления и кондукторы, в которых выполняется сборка изделия на прихватках с последующей передачей собранного изделия на устройство для сварки;

2)сборочно-сварочные приспособления и кондукторы, в которых выполняются операция сборки (как правило без постановки прихваток) и операция сварки изделия;

3)сборочно-сварочные кондукторы-кантователи, которые позволяют осуществлять операцию сборки, сварки и осуществлять кантовку изделия в удобное для сварки положение.

По степени специализации любое из этих типов приспособлений может быть: специальным, специализированным, переналаживаемым, универсальным.

Кпоследнему типу можно отнести лишь некоторые, например электромагнитные стенды для сборки и сварки листовых конструкций, стенды для сборки и сварки продольных стыков обечаек и листовых полотнищ.

Кспециализированным приспособлениям относятся устройства, предназначенные для выпуска изделий одного типа или типоразмера. К специальным приспособлениям относятся устройства, предназначенные для выполнения какой-либо одной операции над изделиями одного типоразмера. Эти устройства обычно называют кондукторами с приставкой выполняемых операций – сборочные, сборочно-сварочные. В специальных приспособлениях установочные (базирующие) и фиксирующие элементы закреплены постоянно, а в специализированных отдельные группы элементов могут перемещаться, что позволяет изменить типоразмер обрабатываемых изделий. Специальные

испециализированные приспособления обычно высокомеханизированы или автоматизированы и изготавливаются в виде станков, установок. Такие устройства наиболее трудоемки в проектировании и исполнении и, как правило, используются в условиях массового или крупносерийного производства.

Переналаживаемые, универсальные приспособления применяют в единичном, мелко- и среднесерийном производстве.

11

Такие приспособления характеризуются тем, что монтируются из универсальных, унифицированных элементов УСПС (универсальных сборных приспособлений для сборки под сварку). Приспособления, смонтированные из элементов УСПС, приме-

няются только для сборочных операций и могут быть универ-

сальными, специализированными или специальными.

В комплект УСПС входят следующие группы деталей:

1)базовые детали, служащие основанием, на котором размещаются элементы приспособлений. Это плиты – прямоугольные, круглые, угольники различного типоразмера. Все базовые детали имеют Т-образные пазы для крепления элементов;

2)опорные детали – цилиндрические регулируемые и нерегулируемые опоры, прокладки, угольники, призмы, планки, пальцы, конусы и др. Все опорные детали имеют возможность крепиться на базовых деталях;

3)прижимные детали для закрепления собираемых деталей

вприспособлении – прихваты, планки, прижимы, струбцины, распорки, стяжки и др.;

4)крепежные детали для соединения между собой всех элементов приспособления. Это болты, шпильки, винты, гайки, сухари, шайбы;

5)неразбираемые узлы – центровые бабки, самоценрирующие патроны, пневмоцилиндры, подвижные призмы и др.

12

ГЛАВА 2. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРОЧНЫХ, СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Независимо от того, монтируется ли приспособление из стандартных, нормализованных элементов, например УСПС, или же оно изготавливается в индивидуальном порядке, необходимо осуществить его проектирование. Проектирование включает следующие этапы разработки конструкторской документации:

1.Составление технического задания на проектирование.

2.Выполнение эскизного и технического проекта.

3.Конструктивная разработка приспособления и создание рабочих чертежей.

Исходными данными при проектировании сборочно-сва- рочных приспособлений служат: сборочный чертеж изделия, технические условия на его изготовление и приемку, технологический процесс изготовления изделия, программа выпуска изделий, производственные условия предприятия.

2.1. Техническое задание

ТЗ на проектирование содержит сведения, принципиальные данные, которым должно удовлетворять приспособление, а именно:

–технологический процесс изготовления изделия;

–назначение приспособления – сборочное, сварочное или сборочно-сварочное;

–тип приспособления – универсальное, переналаживаемое или специальное;

–требование к приспособлению с конструктивных и технологических позиций;

–возможное повышение производительности труда, снижение себестоимости.

13

Технологический процесс изготовления изделия должен со-

держать все данные о рациональном технологическом процессе с подробной расшифровкой операций сборки и сварки, переходов, выполняемых на проектируемом приспособлении.

Назначение и тип приспособления определяется в каждом конкретном случае и зависит от технологического процесса сборки и сварки, способа сварки, формы, размеров и требуемой размерной точности изготавливаемого изделия, материала и сечения деталей, качества сборки и сварки, типа производства, программы выпуска, заданной производительности. Следует также иметь в виду следующее: качество изделия выше, если оно не подвергается перестановке со сборочного на сварочное приспособление; некоторые изделия, особенно из тонколистовых материалов, не допускают прихваток; сборочно-сварочные приспособления обычно сложнее и дороже сборочных.

Технологические и конструктивные требования, пере-

численные ниже, относятся и к сборочному, и сборочно-свароч- ному приспособлениям:

–обеспечить точность проектного положения, быстроту, надежность установки и закрепления деталей в приспособлении;

–обеспечить возможность некоторого свободного перемещения отдельных деталей в приспособлении (удлинение при сварке или укорочение при остывании);

–исключать в процессе сварки возможность раскрытия стыков, увеличения зазоров, угловой деформации;

–приспособление должно быть достаточно прочным и жестким, а закрепляемые детали оставаться в требуемом положении без деформирования их при сварке);

–прижимы, опоры и другие элементы приспособления не должны пересекать линии швов;

–обеспечить возможность постановки сборочных прихваток в требуемых местах (для сборочного приспособления);

–обеспечить возможность выполнения сварных швов механизированными и автоматизированными способами сварки

14

и по возможности в удобном положении (для сварочного приспособления);

–обеспечить при сборке, сварке изделий, выполненных из активных металлов, защиту сварного шва и околошовной зоны с лицевой и обратной стороны от воздействия окружающей атмосферы;

–обеспечить удобную подачу, свободную установку деталей и съем изделия без участия общецехового мостового крана, свободный доступ для осмотра, наладки и контроля;

–обеспечить быстрый отвода тепла от места сварки для уменьшения коробления, заданного угла поворота изделия;

–предусматривать возможность замены изнашивающихся деталей и восстановления требуемой точности приспособления;

–предотвращать проникновение пыли, грязи, влаги, флюса, брызг металла на трущиеся и сопряженные поверхности;

–предусматривать возможность удобной очистки базовых поверхностей от шлака и флюса, уборки последних после сварки;

–безопасность в эксплуатации;

–обеспечить в соответствии с технологическим процессом последовательность сборки и наложения швов;

–удобство в эксплуатации (предполагает доступность к местам установки деталей, зажимным устройствам и устройствам управления, местам наложения прихваток и сварных швов, удобные позы рабочего, минимум его наклонов и хождений и другие требования научной организации труда).

При проектировании сборочного или сварочного приспособления к ним предъявляется только часть из представленных выше требований.

Выбор того или иного приспособления из числа возможных производится и обосновывается путем сравнения техникоэкономических показателей.

15

2.2. Эскизный и технический проект

Эскизный проект предусматривает разработку принципиальной схемы базирования деталей в собираемом изделии и на ее основе – разработку принципиальной схемы и компоновки приспособления. При разработке схемы базирования необходимо учитывать факторы, влияющие на точность установки, надежность закрепления деталей, компактность приспособления.

Принципиальная схема сборочно-сварочного приспособления представляет собой чертеж сварного изделия, на котором, в виде условных обозначений указаны опорные и зажимные элементы будущего приспособления в местах, соответствующих схеме базирования деталей собираемой (свариваемой) конструкции. Рассмотрены и приняты способы фиксирования и закрепления всех деталей, а также способы и устройства для установки, поворота, подъема, съема деталей, изделий. На принципиальной схеме не все детали изображаются подробно, как правило, – в виде условных обозначений. На схеме указываются те размеры, которые при проектировании приспособления необходимо выдерживать с особой точностью.

Компоновка приспособления представляет собой эскиз сборочного чертежа с вычерчиванием корпуса приспособления, опорных элементов, зажимных механизмов и приводов, дополнительных и контрольных устройств, с учетом их удобного размещения, в двух-трех проекциях. Они должны давать достаточную информацию о конструкции приспособления.

Чертеж рекомендуется начинать с изображения изделия в тонких (или цветных) линиях, а затем дополнять его изображениями опорных элементов и зажимных устройств в соответствующих положениях относительно деталей собираемой (свариваемой) конструкции и оформлением корпуса приспособления. На чертеже проставляются основные габаритные размеры и размеры, позиционирующие опорные и зажимные элементы. При этом размеры деталей приспособления и их форма задаются

16

интуитивно, без расчета, но необходимо стремиться использовать типовые, унифицированные, нормализованные и стандартные детали, узлы и механизмы. Выбор конструкции опорных элементов осуществляется с учетом выбранных баз и способа базирования.

После эскизного проекта выполняют технический проект, который состоит из двух частей – детальной проработки чертежа компоновки приспособления; кинематического и силового расчета зажимных устройств, прочностного расчета деталей и узлов приспособления.

При детальной проработке чертежа компоновки приспособления выполняется и оформляется его сборочный чертеж в соответствии с требованиями ГОСТ 2.109–73. На чертеже указываются позиции всех элементов и составляется спецификация.

На чертеже проставляются все используемые (или определенные) при расчете размеры элементов приспособления с допусками; указываются предельные отклонения формы и расположения его поверхностей; размеры посадочных поверхностей приспособления с отклонениями; размеры опорных поверхностей опорных элементов, на которые устанавливаются (базируются) детали изделия; размеры, определяющие положение опорных элементов относительно посадочных поверхностей приспособления с отклонениями, уточняющими расположение элементов относительно друг друга в приспособлении. Некоторые элементы приспособления, особенно зажимные, а также сварочный инструмент необходимо показывать в исходном и рабочих положениях.

Заключительным этапом оформления сборочного чертежа приспособления является составление технических условий на приспособление. Они должны включать указания о выверке и пригонке (если требуется) отдельных элементов приспособления при его сборке; не показанных на чертеже предельных отклонениях формы и расположения поверхностей; маркировке приспособления; смазке подвижных элементов и механизмов;

17

допустимом износе базовых поверхностей опорных элементов; допустимых отклонениях усилий зажима деталей; периодичности контроля тех или иных размеров, проставленных на сборочном чертеже; об условиях, обеспечивающих безопасное выполнение операций на данном приспособлении.

В процессе разработки и оформления сборочного чертежа приспособления некоторые размеры элементов определяются или уточняются, если они были заданы исходя из рекомендаций или интуитивно, в результате кинематических, прочностных и силовых расчетов.

Кинематические и прочностные расчеты необходимы для определения размеров звеньев и элементов зажимных устройств различного типа, жесткости корпуса приспособления, опорных

икрепежных элементов. Силовой расчет проводится для определения необходимых исходных усилий зажимных устройств

иих конструктивных параметров.

Все расчеты выполняются по методикам, изложенным в учебной, справочной литературе по общеинженерным дисциплинам: сопротивление материалов, теория машин и механизмов, детали машин, а также сварочным дисциплинам. Некоторые из этих методик изложены в настоящем пособии.

Контрольные вопросы к главам 1 и 2

1.По каким признакам классифицируются приспособления?

2.Что такое специальные, специализированные приспособ-

ления?

3.Перечислите основные классификационные признаки приспособлений

4.В чем различие между сборочными и сварочными приспособлениями?

5.Какие бывают приспособления, разделяемые по типу приводов?

6.Какие бывают типы сборочных устройств?

18

7.Назовите элементный состав приспособлений.

8.Что входит в комплект УСПС?

9.Перечислите исходные данные и этапы проектирования сборочных, сборочно-сварочных приспособлений.

10.Какие сведения должно содержать техническое задание на проектирование приспособления?

11.Что такое эскизный проект при проектировании приспособлений?

12.Что такое технический проект при проектировании приспособлений?

13.Перечислите основные технологические и конструктивные требования к приспособлениям.

19

ГЛАВА 3. ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ

3.1. Общие сведения о базировании

Одним из основных требований, предъявляемых к сбороч- но-сварочным приспособлениям, является обеспечение точности сборки изделия. Сварное изделие состоит как минимум из двух и более деталей, которые при сборке в изделии должны занять относительно друг друга определенное положение и с точностью, указанной на сборочном чертеже. Требуемое положение деталей относительно друг друга или изделия относительно технологического оборудования не должно изменяться на протяжении технологического процесса, детали должны быть надежно зафиксированы каждая в своем положении.

Придание деталям или изделию требуемого положения (ориентации) относительно выбранной системы координат на-

зывают базированием.

Требуемое положение твердого тела относительно выбранной системы координат достигается наложением на тело геометрических связей. Связи обычно осуществляются в виде различных тел, стесняющих свободу движения данного тела.

Независимые перемещения, которые может иметь тело, называют степенями свободы. Любое абсолютно твердое тело имеет шесть степеней свободы – поступательные и вращательные движения относительно трех координатных осей х, у, z.

Для того чтобы придать телу необходимое положение и состояние покоя относительно выбранной системы отсчета, его надо лишить шести степеней свободы, наложив на него шесть двусторонних геометрических связей. Если избрать в качестве системы отсчета прямоугольную систему координат oxyz (рис. 3.1), то при наложении шести геометрических связей 1–6 тело лишится трех перемещений вдоль осей oх, oy и oz и трех поворотов вокруг осей, оставаясь неподвижным в системе oxyz.

20