книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства

являются прототипом механизированных линий VIII класса, а мно­ гопозиционные машины-автоматы VII класса являются прото­ типом автоматических линий IX класса.

Типичными представителями подобных машин VII класса могут служить многопозиционные станки-автоматы, применяющиеся в ав­ томобиле- и тракторостроении.

С т а н о к У-54 (рис. 101) предназначен для сборки и электро­ дуговой сварки под флюсом кольцевых швов картеров мостов авто­ мобилей ЗИЛ. Станок состоит из сварочного вращателя 1, трехместно­ го поворотного стола 4, двух сварочных головок.?, флюсовой аппара­ туры для подачи и отсоса флюса и несущей металлоконструкции 2.

Поворотный стол имеет три позиции: сборочную, сварочную и разгрузочную. На первой позиции производится сборка балки кар­ тера с колпаком и усилительным фланцем, расположенными по обе стороны картера. Затем стол поворачивается на 120° и собранное из­ делие переходит на вторую позицию, где производится сварка одно­ временно двух швов двумя сварочными головками. После сварки изделие разжимается и поворачивается со столом на третью пози­ цию, где происходит выгрузка изделия и выдача его на поток для производства дальнейших операций.

При каждом повороте стола на 120° в позиции сварки автомати­ чески подключается вращатель /, который вместе с очередным зажимным устройством стола образует механическую систему из двух бабок: передней (приводной) 1, расположенной на станке стационарно, и задней (холостой), снабженной зажимным устрой­ ством и расположенной на поворотном столе.

'Все операции сборки и зажатия изделия, передачи его с одной позиции на другую, сварки, разгрузки полностью автоматизиро­ ваны, что позволяет установить станок в поточной линии для про­ изводства картеров мостов.

Производительность станка У-54 при скорости сварки 0,75 м/мин составляет 30—35 мостов/ч.

Р о т о р н ы й с т а н о к - а в т о м а т У-95 (рис. 102) пред­ назначен для сборки и сварки под флюсом опорных катков трак­ тора С-100. Каток собирается из двух симметричных ободов 8, ко­ торые затем свариваются между собой сплошным кольцевым швом. Этот станок имеет некоторые особенности: сварочные вращатели имеют горизонтальную ось вращения и представляют собой комп­ лекты из двух бабок, приводной 2 и холостой 7, которые одновремен­ но выполняют и функции зажимного сборочного устройства; на стан­ ке У-95 производятся не только сварочные операции, но и сбороч­ ные. Таким образом, в отличие от обычных однороторных автоматов в этом автомате выполняются на одном и том же роторе fte одна, а несколько операций.

328

В сварочном производстве вполне возможно и целесообразно применение комбинированных многооперационных роторов, где на каждом роторе выполняется не одна, а несколько последователь­ ных операций, например сборка, сварка одного шва, затем друго­

го, зачистка швов и др. В этом случае часть позиций ротора, т. е. часть его кругового пути, выделяется для выполнения сборочных операций, другая часть'— для сварочных и т. д. Число позиций для каждой из этих операций определяется необходимым для их выполнения машинным временем и заданной производительностью автомата.

В принципе можно создать однороторный автомат, выполняющий любое количество различных операций. Однако при этом каждое

329

из гнезд ротора должно быть оснащено полным комплектом рабочих инструментов и механизмов для выполнения всех намеченных опера­ ций. При вращении ротора эти инструменты и механизмы включа­ ются поочередно для работы в заданной группе позиций. Для всех других позиций они являются балластом, усложняющим как кон­ струкцию роторного автомата, так и его эксплуатацию. По этим соображениям вместо сложных многооперационных роторов пред­ почитают создавать роторные линии, скомпонованные из нескольких однооперационных роторов.

Если комплекс выполняемых на машине операций можно огра­ ничить только сборкой двух несложных деталей и сваркой одного шва, например кольцевого, то в этом случае задача решается сравнительно просто с помощью одного ротора, так как краткосроч­ ную операцию сборки можно совместить с операцией закладки дета­ лей во вращатель. Следовательно, в этом случае ротор достаточно дополнить лишь одним гнездом для загрузки, сборки и выгрузки изделия на одной позиции ротора. На всех остальных позициях ротора будет производиться сварка. Именно такие условия созданы для роторного сборочно-сварочного автомата У-95 (рис. 102), пред­ назначенного для сборки и сварки тракторных катков из двух по­ ловин.

Ротор автомата 1 оборудован четырехместной планшайбой с че­ тырьмя устройствами для сборки, закрепления и вращения катка вокруг своей оси. Над каждым из этих устройств (роторных гнезд) на роторе закреплена сварочная головка 6 с катушкой электродной проволоки 3 и флюсоподающей ссыпной трубкой 5. Планшайба с зажимными устройствами и сварочными вращателями, кольцевая обойма со сварочными головками 6 и флюсосборник с трубами смон­ тированы на общем вертикальном шпинделе, образуя таким образом ротор, который во время работы непрерывно и равномерно враща­ ется вокруг оси шпинделя со скоростью 0,8 об/мин. В верхней час­ ти ротора смонтировано токораспределительное устройство для под­ вода электрического тока к сварочным головкам и вращателям.

Автомат работает следующим образом. Специальный автоопера­ тор принимает из питающего лоткового устройства одновременно две заготовки и, следуя за планшайбой, на ходу подает их в за­ жимное (сборочное) устройство, где обе заготовки взаимно центри­ руются, закрепляются во вращателе и приводятся во вращение вокруг своей оси. Затем включается сварочная головка, автомати­ чески возбуждается дуга, подается флюс и начинается процесс свар­ ки. При этом и ротор, и изделие вращаются вокруг своих осей. Сле­ довательно, свариваемое изделие одновременно вращается вокруг двух осей: собственной оси (для сварочного движения по окружно­ сти кольцевого шва) и оси ротора (для транспортного движения

330

по окружности ротора). Сварка осуществляется одновременно тре­ мя головками. После того, как свариваемый каток совершит полный оборот вокруг своей оси и 0,75 оборота вокруг оси ротора, сварка прекращается. Зажимное устройство освобождает сваренное изде­ лие, и оно в определенном положении ротора (в заданной позиции) выгружается на ходу.

Подача флюса в верхние бункеры, питающие зону сварки через ссыпные трубы 4, осуществляется с помощью многоковшевого эле­ ватора. Оставшийся нерасплавленный флюс поступает самотеком

внижний флюсоприемник, откуда после сепарации снова подается

вверхние бункеры.

Производительность автомата— 150 шт/ч при скорости сварки до 1 м/мин и числе оборотов ротора п — 0,8 об/мин.

О б щ и е у с л о в и я ц е л е с о о б р а з н о с т и п р и м е ­ н е н и я р о т о р н ы х м а ш и н в с в а р о ч н о м п р о и з ­ в о д с т в е можно сформулировать следующим образом:

1.Так как роторные машины обладают свойством независимо­ сти ритма, а следовательно, и производительности машины от дли­ тельности операционного цикла, то применять их целесообразно главным образом для производственных процессов с большой про­ должительностью технологических операций, в частности опера­ ций дуговой сварки или наплавки. При этом можно обеспечить лю­ бую производительность машины соответствующим подбором числа гнезд в роторе.

Всоответствии с этим использование роторных машин для вы­ полнения быстропротекающих сварочных процессов, имеющих им­ пульсный характер, например для точечной сварки (контактной, ультразвуковой и пр.), нецелесообразно.

2.По технико-экономическим соображениям и показателям экономической эффективности применение роторных машин может быть оправдано лишь в массовом производстве однотипных изделий, когда требуется весьма высокая штучная производительность ма­ шины. В противном случае оказываются более выгодными обычные многопозиционные машины.

3. По конструктивным соображениям применение роторных машин целесообразно для сборки и сварки сравнительно несложных малогабаритных изделий, так как при больших размерах изделий чрезмерно возрастает громоздкость и сложность машины (особенно многооперационной), а следовательно, падает степень ее надежнос­ ти, повышается стоимость и эксплуатационные расходы.

Совокупность перечисленных трех условий определяет область рационального применения роторных машин-автоматов в свароч­ ном производстве. Это относится к р о т о р н о м у оборудова­ нию трех классов: сварочным станкам-автоматам V класса,

331

сборочно-сварочным станкам VII класса и автоматическим линиям IX класса.

Рассмотрим оборудование VII класса для контактной сварки. С точки зрения комплексной механизации сварочного производства следует различать два типа машин VII класса: 1) машины авто­ номного действия, которые могут работать самостоятельно, т. е. вне поточной линии; 2) машины, встраиваемые в автоматические по­ точные линии и органически связанные с ними. Первые имеют ав­ тономную систему управления и, как правило, оборудованы мест­

томатического управления и общей линейной системой механизиро­ ванного транспорта, обеспечивающей двухстороннюю связь машины с соседними агрегатами линии (непосредственную или через буфер­ ные магазины-накопители). Машины второго типа нередко имеют даже общий с автоматической линией механизм сварочного дви­

и с т ы к о в о й с в а р к и о т о п и т е л ь н ы х р а д и а т о ­ р о в в б а т а р е ю .

Отличительной особенностью этой машины является наличие на ее подвижной плите 4 специального суппорта 3 с электроприво­ дом 6, при помощи которого свариваемая батарея периодически совершает возвратно-поступательные установочные перемещения по мере наращивания радиаторов и последовательной их приварки

кбатарее. При сварке же, т. е. в процессе подогрева, оплавления

иосадки, перемещается с помощью гидроцилиндров 5 только под­ вижная плита 4, а суппорт остается неподвижным. Таким образом, суппорт с его центрирующими захватами выполняет функции сбо­ рочного кондуктора. Зажатие и центрирование очередной пары сва­ риваемых радиаторов производится гидравлическими прижимами 2.

Каждый очередной радиатор, подаваемый в машину, нажимает на пусковой выключатель, который подает команду на начало всех вспомогательных и сварочных операций, автоматически выполняе­ мых в определенном порядке.

Таким образом, несколькими последовательными циклами мо­ жет быть сварена батарея из 4— 12 радиаторов. Предельное число радиаторов в батарее может быть увеличено путем соответствующего удлинения линейных частей машины (станины 1, направляющих, ходового винта суппорта и др.).

332

После приварки последнего радиатора суппорт отодвигается вправо до тех пор, пока не выйдет из-под электродов подвижной плиты последний радиатор, после чего гидравлический толкатель снимает готовую батарею с машины.

Все операции рабочего цикла машины, кроме закладки радиа­ торов в машину, автоматизированы. Закладка радиаторов осуще-

Рис. 103. Машина для сборки и сварки чугунных отопительных ра­ диаторов.

ствляется вручную либо с помощью магазинного питателя со спе­ циальным автооператором. Аппаратура управления смонтирована в станине 1.

Машина работает по смешанной системе автоматического управ­ ления: вспомогательные и сборочные операции управляются реф­ лекторной системой последовательного действия; сварочные — сле­ дящей системой программного управления.

ззз

Номинальная мощность машины — 100 та. Производитель­ ность — 80 сварок в 1 ч или 16 шестисекционных батарей в 1 ч.

Вторым примером контактной машины VII класса с автономным

ламп. Процесс изготовления трехзвеньевых электродов осущест­

трода (подача проволок, отрезка, сброс на сварку, перенос с позиции сварки, съем готового изделия) полностью автоматизирован, причем управление процессом осуще­ ствляется кулачковым командоаппаратом. Распределительный, кулачковый вал командоаппарата приводится во вращение электро­ приводом со ступенчатым регулированием скорости. За один обо­ рот вала совершается полный цикл работы автомата. Производи­ тельность автомата достигает 100—130 шт/мин.

Показательным образцом контактных машин VII класса может

техническим параметрам и по объему выполняемых операций при­ ближается к автоматическим линиям IX класса с замкнутым цик­ лом производства. Ее особенностью является повышенный комп­ лекс выполняемых технологических операций: кроме сборки и свар­ ки изделия, машина выполняет и некоторые заготовительные

334

операции, в частности формовку (изгиб) арматурных стержней. Таким образом, в этой машине, как и в вальцесварочных станках, применен принцип комбайна.

Машина МТМФ-2 X 150 обеспечивает автоматическое изготов­ ление и сварку арматурных ферм типа «змейка», состоящих из двух продольных стержней (поясов) и одного зигзагообразно со­ гнутого стержня (рис. 104, в). В местах соприкосновения колен со­ гнутого стержня с прямыми осуществляется рельефная контактная сварка. Машина может настраиваться на следующие размеры фер­ мы: ширина А = ЮОч-350 мм, шаг В = 200-ҢЮ0 мм\ диаметр про­ дольных проволок d = 6-Ы4 мм] диаметр «змейки» d2 = 6-нЮ мм.

Машина работает следующим образом. Все три проволоки по­ даются на машину в бухтах, надеваемых на различные барабаны, являющиеся первым элементом машины. Проволоки, сматываясь

сбарабанов, проходят через пятироликовые правильные устройства

вмашину, на которой последовательно осуществляются следующие операции: формирование средней проволоки в «змейку», подача продольных проволок и «змейки» к сварочным электродам, фикса­ ция проволок при сварке, контактная сварка всех пересечений «змейки» с продольными проволоками (поясами фермы), перемеще­ ние фермы после каждой сварки на заданный шаг и разрезка на гильотинных ножницах бесконечной фермы на. отрезки заданной длины.

Все механические операции в машине осуществляются автомати­ чески, причем исполнительными органами служат пневмо- и гид­ роцилиндры. Автоматическое управление машиной и последова­ тельность всех операций обеспечивается системой путевых и конеч­

ных выключателей, электропневматических клапанов и электрон­ ного реле времени, т. е. рефлекторной системой последовательного управления. Сварочные электроды сжимаются гидравлическими цилиндрами, в которые подается масло из пневмогидравлических преобразователей. Двухсторонний подвод сварочного тока к элект­ родам осуществляется от двух сварочных трансформаторов мощ­ ностью по 150 кѳа, включаемых и выключаемых в процессе каждого цикла сварки игнитронными контакторами.

Оригинальным элементом машины является гибочное устройство для формирования средней проволоки в «змейку», расположенное непосредственно за правильным механизмом (рис. 104, а, б). Сило­ вым приводом этого устройства служит подвижный пневмоцилиндр 1, который может перемещаться по направляющим на величину шага «змейки».

С этим цилиндром связано рычажное гибочное устройство 4, которое и производит формовку «змейки». В исходном состоянии цилиндр находится в крайнем левом положении (рис. 104, а), а про-

335

волока, натянутая между правильным устройством и'неподвижным штырем 6, располагается по прямой линии между штырями 3 и 6. При подаче сжатого воздуха в правую полость цилиндр вместе со стойкой 2 и штырем 3 перемещается вправо, благодаря чему пере­ двигается и штырь 5, придавая захваченной им проволоке нужную форму. Одновременно с этим проволока на соответствующую длину вытягивается из правйльного устройства.

Специальные пневматические зажимы захватывают сформован­ ный участок проволоки, натянутый на штырях, после чего рама формирующего устройства со всеми установленными на ней меха­ низмами опускается, освобождая при этом «змейку» для дальней­ шего продвижения по технологическому маршруту.

Производительность машины при длине шага 200—400 мм со­ ставляет около 120 пог. м фермы в 1 ч.

До сих пор рассматривались автоматические контактные машины первого типа, т. е. машины автономного действия, установленные вне поточной линии. Однако для комплексной автоматизации сва­ рочного производства значительно больший интерес представляют машины второго типа, встраиваемые в автоматические поточные линии, поскольку именно линии являются высшей ступенью авто­ матизации производства.

На рис. 103 приведена машина первого типа для сборки и сварки чугунных отопительных радиаторов. Для сравнения рассмотрим машины аналогичного назначения, но второго типа — для сварки стальных штампованных радиаторов. Машины вмонтированы в ав­ томатическую линию изготовления радиаторов панельного типа. На этой линии радиаторы изготовляются непрерывным конвейер­ ным потоком из рулонной листовой стали толщиной 1,5 мм, которая в процессе движения по линии разматывается из двух рулонов, проходит холодную штамповку, сварку продольных и поперечных швов, разрезается на отдельные радиаторы и т. д. Подробное опи­

торов (рис. 105). Эта машина сваривает одновременно две пары па­ раллельных швов. Швы каждой пары расположены на очень близ­ ком расстоянии между собой — 22 мм. Эти швы замыкают полости соседних по потоку радиаторов, охватывая с двух сторон линию будущего разреза панельной ленты на радиаторы (разрез произво­ дится по середине между этими швами). Расстояние от одной пары швов до другой равно длине радиатора. Таким образом, машина сваривает одновременно четыре поперечных шва протяженностью по 570 мм каждый (по ширине панельной ленты радиаторов).

336