книги / Сварка в машиностроении. Т. 3

Линия колес грувовых автомобилей ЗИЛ-130. На линии производится напрессовка обода на диск, автоматическая сварка в С02 диска с ободом, пробивка вентильного отверстия и заминание острых кромок его, зачистка, контроль ка-

Рис. 8, Схема линии колес легкового автомобиля (фирма „Kiserling”, ФРГ):

/ — накопитель рулонов; 2 — рулониица; 3 — машина для предварительной рихтовки

13 — распределительные желоба; 14 — подаватель заготовок; 15 — машина для предва~ рительной формовки обода; 16 — транспортный желоб; 17 — профилировочные машины; 18 — машина для калибровки; 19 — ленточный конвейер; 20 — пульт управления уча­ стка сборки-сварки; 21 — сталкиватель; 22 — позиция пробивки вентильного отверстия и запрессовки диска в обод; 23 — многоточечные сварочные машины; 24 — шаговый кон­ вейер; 25 — распределительный диск; 26 — ленточные конвейеры; 27 — эстакада; 28 — ресивер; 29 — компрессор; 30 — сталкиватель; 31 — установка для контроля торцового биения; 32 — устройство для выгрузки колес; 33 — место складирования дисков; 34 — позиция узловой сборки; 35 — подвесной конвейер для подачи колес в окраску; 36 — подвесной конвейер для подачи колес на участок исправления брака

чества, исправление брака, навеска готовых колес на конвейер окраски. Линия разработана НИИТАвтопромом и имеет следующую техническую характеристику:

Техническая характеристика линий сборки и сварки узлов автомобиля «Жигули» приведена в табл. 4.

Анализ типовых линий сварочного производства позволяет отметить сле­ дующее.

1. Линии с наибольшим уровнем комплексной механизации и автоматиза­ ции, охватывающие полный комплекс операций производства сварных изделий.

начиная от заготовки и кончая отделкой, характерны для массового выпуска простых по конструкции изделий с небольшим числом деталей. В эту группу входят линии прямошовных, спиральношовных и плоскосворачиваемых труб, двутавровых балок, стальных отопительных радиаторов, арматурных сеток, колес легковых автомобилей. Для многоэлементных сложных сварных конструкций применяют сборочно-сварочные линии с организацией изготовления деталей на отдельных линиях заготовительного производства.

4. Техническая характеристика линий сборки и сварки узлов автомобиля «Жигули»

*Данные по изготовлению крышки багажника приведены в скобках.

2.Механизированные линии применяют как в массовом, так и в многономен­ клатурном мелкосерийном производстве. Многономенклатурными являются

линии коробчатых и двутавровых балок, полотнищ резервуаров и др.

3. Линии производства сварных конструкций могут иметь жесткую и гиб­ кую связь между рабочими местами. Линии с жесткой связью без накопителей у рабочих мест создаются для крупногабаритных сварных изделий с небольшим числом позиций, например, линии боковых степ вагона, боковин и пола автомо­ биля. Большинство линий с жесткой связью представляют собой многопозицион­ ные комбинированные машины: линия полотнищ резервуаров, спиральношовных и плоскосворачиваемых труб, отопительных радиаторов, арматурных сеток. Многопозиционные линии обычно имеют накопители между отдельными участками сблокированных рабочих мест.

4. Наибольшее распространение в сварочном производстве находят линии с последовательным расположением рабочих мест с незамкнутым и замкнутым •потоком. В большинстве случаев эти линии имеют сквозной транспорт, при ко­ тором не требуются сложные передаточные механизмы изделий с конвейера на рабочие позиции. Линии с последовательно-параллельным расположением ра­ бочих мест применяют в тех случаях, когда невозможно синхронизировать все операции потока. В этом случае на определенном участке линия разветвляется на несколько параллельных ветвей, что позволяет сохранить большую длитель­ ность операций на этих ветвях. Примерами таких линий являются линии прямо­ шовных труб, колес легковых автомобилей, кабин грузовых автомобилей. Линии

спараллельным расположением оборудования имеют одинаковые машины,

соединенные общим конвейером для транспортировки свариваемых изделий. Эти линии применяют при массовом выпуске малогабаритных изделий, изготов­ ляемых на полуавтоматах или автоматах, выполняющих одинаковый объем операций.

5.Наиболее прогрессивную форму непрерывного технологического процесса имеют линии изготовления сварных изделии из рулонного проката; это линии спиральношовных и плоскосворачиваемых труб и отопительных радиаторов.

6.К автоматизированным относятся линии спиральношовных и плоскосво­ рачиваемых труб, стальных отопительных радиаторов, арматурных сеток, боковых стен вагонов, а также узлов автомобилей.

Возможности комплексной автоматизации сварных конструкций значительно расширяются в связи с созданием промышленных роботов. Сварочные роботы по­ зволяют автоматизировать операции, которые до последнего времени либо нс поддавались механизации, либо их механизация оказалась экономически не­ целесообразной. Так, роботы находят эффективное применение при сварке коротких и труднодоступных швов, а также при сварке изделий в условиях мелкосерий­ ного производства. Наряду с этим роботы позволяют освободить человека от монотонного, тяжелого, утомительного, вредного и опасного труда.

Рис. 10. Виды движений робота:

а — выдвижение руки; б — наклон руки относительно горизонтальной плоскости; в — вертикальное перемещение руки; г — поворот руки; д — сгибание кисти; е — поворот кисти; ж — вращение захвата; з — поперечное перемещение корпуса; и — продольное перемещение корпуса; к — разжим-зажим захвата

Сварочный робот состоит из собственно робота и пульта управления* Робот имеет подвижную руку и шарнирную кисть, в захвате которой закрепляются сварочные клещи (при контактной точечной сварке) или сварочная горелка (при дуговой сварке). Сварочные роботы имеют от четырех до шести движений (сте­ пеней свободы), Большинство сварочных роботов имеет пять движений; три движения руки и два движения кисти. Комбинирование этих движений позво­ ляет установить сварочные клещи или горелку в любых направлениях и положе­ ниях в пределах зоны действия робота. Набор видов движений (рис. 10) при одинаковом их числе может быть различным и зависит от конструкции робота. Движения робота осуществляются с помощью электрогидравлических приводов. Наибольшее распространение получили две конструктивные схемы сварочных роботов (табл. 5): I) с перемещением руки в сферической системе координат типа «Unimate» (США, рис. 11); 2) с перемещением руки в прямоугольной системе координат типа «Naclii» (Япония, рис. 12). Для управления роботами исполь­ зуются позиционная (от точки к точке), контурная (плавная) или смешанная системы, обеспечивающие движение исполнительного органа одновременно по нескольким или всем координатам. Программоносителями служат магнитная лента, магнитный барабан, перфолента. Запись программы осуществляется двумя способами: 1) при обучении робота при первом проходе, выполняемом вручную или с помощью клавишного командного устройства; 2) с применением внешней системы и использованием вычислительной техники.

где £ , О и р — соответственно модули упругости 1-го и 2-го рода и коэффициент Пуассона, в общем случае зависящие от температуры. В отличие от напряжений и деформаций, создаваемых нагрузками, собственные деформации и напряжения существуют в теле при отсутствии внешних сил. Собственные напряжения (рис. 2) классифицируют в зависимости: а) от причины, их вызвавшей; б) от периода времени существования; в) от степени многооености; г) от объемов, в которых они взаимно уравновешены. Собственные напряжения 1-го рода всегда уравно­ вешены в пределах любого сечения, полностью пересекающего тело.

Рис. 2. Классификация собственных напряжений

Перемещения при сварке. Наблюдаемые деформации вызывают перемещения отдельных точек сварной конструкции. Они связаны между собой следующими зависимостями:

Перемещения элементов сварных конструкций обычно характеризуют про­ гибами / (рис. 3, а), углами поворота fl (рис. 3, б), укорочениями Л (рис. 3, в), величинами w выхода точек из плоскости (рис. 3, г) и др.

Теплофизические и механические свойства металлов при высоких темпера­ турах. Теплофизические свойства металлов (коэффициент теплопроводности К9

теплоемкость су и коэффициент температуропроводности а) необходимы для определения температурных полей при расчетах сварочных деформаций и на­ пряжений. Их обычно выбирают средними, ориентируясь на некоторую услов­ ную температуру (табл. 1). Коэффициенты линейного расширения а также при­ нимают средними в некотором диапазоне температур. При более точных расчетах напряжений, а также в случае определения временных деформаций и напряже­ ний используют дилатограммы (рис. 4), полученные при термических циклах, соответствующих определенным точкам сварного соединения. Положение точек начала Тн и конца Тк структурных превращений зависит от химического со­ става металла, скорости охлаждения и напряженно-деформированного состояния.

1. Тсплофизическис коэффициенты для некоторых металлов

р от температуры представлены на рис. 5. В ряде расчетных методов материал рассматривают как идеально упругопластический. Зависимости предела теку­ чести от температуры для некоторых металлов представлены на рис. 6. В про­ цессе сварки металл испытывает сложное воздействие изменяющейся темпера­ туры и деформации. При этом возникают ползучесть, упрочнение и разупрочне­ ние металла. Для определения свойств металла в условиях сложного термо­ деформационного цикла сварки получают серии термодеформограмм — зави­ симости эквивалентного напряжения от эквивалентной деформации при одно­ временном изменении температуры по термическому циклу сварки.

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Существуют расчетные и экспериментальные методы определения временных и остаточных сварочных напряжений и деформаций. Из приближенных методов наиболее известны методы, разработанные Г. А. Николаевым и Н. О. Окербломом, В графорасчетном методе, разработанном Г. А. Николаевым, приняты не*

которые допущения.

1. При сварке пластин достигается предельное температурное состояние.

2.Возникающие напряжения одноосны; поперечные сечения не искрив­ ляются.

3.Диаграмма металла соответствует диаграмме идеально упругопласти­ ческого тела; принимается схематизированная зависимость предела текучести от температуры (рис. 6). Модуль упругости Е от температуры не зависит. Метод предусматривает определение напряжений в двух поперечных сечениях; времен­