книги / Технология производства сварных конструкций. Ч. 1
.pdfМожно выделить три случая использования промышленного робота
при контактной точечной сварке.
1.Загрузка и разгрузка специализированной сварочной машины, рас считанной на определенный тип изделия. Робот устанавливает заготовку в машину, а после сварки вынимает и заменяет следующей.
2.Обслуживание стационарной сварочной машины, которое состоит
втом, что робот подает очередную деталь, располагает ее надлежащим образом* включает машину, перемещает и убирает деталь.
3.Сварка с помощью автоматически работающих сварочных клещей,
укрепленных на конце руки робота.
Первый случай является тривиальным и требует применения позици онного транспортного робота обычного типа.
Третий, наиболее сложный, соответствует замене промышленным ро ботом квалифицированного сварщика.
Рассмотрим последний случай. Робот, производящий контактную сварку, транспортирует сварочные клещи, размещает их в заданных про
странственных точках при соответствующей ориентации электродов. Пе ремещение клещей осуществляется по позиционному методу от точки к точ ке. В большинстве случаев работа ведется на стационарных объектах, не двигающихся в течение цикла сварки.
Универсальный позиционный робот, кисть которого оснащена сва рочными клещами, не является оптимальным решением, несмотря на кажу щуюся простоту операций. Цикл непосредственно сварки точки длится доли секунды. Соображения производительности требуют, чтобы время пе ремещения не было большим по сравнению с временем сварки. Высокая скорость перемещения обусловливает появление вибраций сварочных кле щей при входе в очередную позицию. Вибрации увеличивают износ меха низмов и создают динамическую составляющую ошибки позиционирова ния. Поэтому повышенные скорости инструмента, имеющего достаточную массу (» 20 кг), накладывают дополнительные требования к приводу, си стеме управления и конструкции манипулятора. Общие технические харак теристики такого робота (кроме специальных случаев) можно оценить сле
дующими данными: |
|
Рабочий объем, м3 ............ |
6-10 |
Число степеней свободы........................ |
5-6 |
Номинальная нагрузка, кг................... |
15-30 |
Точность позиционирования, мм........ |
± 1 |
Количество запоминаемых точек........ |
200-1000 |
Особого внимания заслуживает помехоустойчивость системы управ ления роботом, т.к. работа его происходит в тяжелых условиях сильных импульсных помех, вызванных коммутацией сварочного тока, имеющего порядок нескольких тысяч ампер.
Возможно несколько вариантов оснащения робота.
Первый - использование стандартного сварочного оборудования; сварочные клещи монтируются на кисть робота, сварочный трансформатор размещается в рабочей зоне сварки, управление технологическими пара метрами процесса сварки осуществляется традиционной автоматической аппаратурой. Для синхронизации действий во времени предусматривают каналы внешних связей робота с аппаратурой управления клешами и уст ройством фиксации заготовки.
Основной недостаток этого варианта - наличие толстых силовых ка белей вторичного контура, соединяющих сварочные клещи с трансформа тором, расположенным вне машины, которые оказывают значительную нагрузку на кисть робота, о1раничивают рабочую зону и выбор позиций для сварки.
Во втором варианте токоподводящие шины вторичного контура вводят в механическую конструкцию робота, а сварочный трансформатор встраивают в сварочную головку или укрепляют на траверсе руки робота. При этом можно совместить устройство управления технологическими па раметрами сварки с устройством управления робота.
В этом случае появляются проблемы, связанные с увеличением инер ции и габаритов нагрузки, а также самого манипулятора.
Контактная сварка, например, находит широкое применение в авто мобилестроении, ее удельный вес составляет 75-85% по отношению к дру гим видам сварки. При изготовлении современного легкового автомобиля требуется поставить 5-12 тысяч сварных точек, то есть качество выполнения контактной сварки в значительной степени определяет прочность и долго вечность автомобиля в целом.
При ручной контактной сварке (клещами) точки MOiyr расставляться недостаточно точно, без точного выдерживания шага точек и допусков. Возможно смещение положения точек и с оси шва (Рис. 65). Однако при ручной сварке, такие дефекты шва могут компенсироваться увеличением числа точек.
и з
Промышленный робот позволяет вести сварку с точностью ±1 мм, обеспечивает значительно лучшую расстановку точек и качество соедине ния в целом. Однако при изменении ширины отбортовки (нахлестки), от клонении положения свариваемой де тали возможно получение бракованно го шва, поэтому к свариваемой еди нице предъявляются более жесткие тре бования к точности изготовления, сборки и позиционирования.
H r |
i |
s |
lajt |
||
I I |
|
|
-L -Q . . . - Q _________ |
я Т |
|
~Г |
^ |
|
|
ô |
|
|
О— ®— ф - |
fe---- |
т
Ряс. 65. Варианты расстановки сварных точек: а - расчетный; б - возможный пло хой, при ручной сварке; в - при сварке роботом. I - шаг точек; S - величина от бортовки
13.10. Промышленные роботы для автоматизации дуговой сварки
В отличие от точечной сварки, когда робот выполняет чисто физиче ский труд по перемещению сварочных клещей, при дуговой сварке его движения связаны с самим технологическим процессом. При дуговой свар ке движения робота должны регулироваться непрерывно в течение всего технологического цикла так, чтобы получить равномерный и качественный шов по всей длине сварного соединения. Для этого нужно обеспечить ста бильное основное движение сварочного электрода, перемещая его эквиди стантно линии стыка с высокой точностью и постоянной скоростью.
При сварке шва переменного сечения такой стабилизации недостаточ но. Следует регулировать скорость движения электрода вдоль стыка, а
вместе с тем и параметры режима сварки (сварочный |
ток, напряжение ду |
ги, приток газа и т.п.) в соответствии с требованиям |
технологии. Квали |
фицированный сварщик, накладывая шов, выполняет сложный комплекс движений: направляет электрод вдоль стыка с переменной скоростью не только поступательно, но и возвратно-поступательно, при этом конец элек трода движется по сложной траектории в пространстве. Выполняя эти дей ствия с целью регуляции сварного шва, сварщик непосредственно наблюда ет результаты. Необходимо учесть такие вспомогательные операции, как очистка мундштука, предотвращение вытекания металла из ванны, отсос газов и т.п.
Для программирования полной траектории движения с точностью ОДг
* 0,5 d>и непрерывно изменяющихся технологических параметров требуется повышение емкости запоминающего устройства.
Динамическая нагрузка у робота для луговой сварки несколько облепена. Масса сварочной головки - 3 * 8 кг; режим движения плавный,
со скоростью 3-50 мм/с; подвод тока к электроду не требует громоздких
кабелей. Это позволяет облегчить конструкцию робота.
Общие технические характеристики робота для дуговой сварки:
Рабочий объем, м3 ................................. |
4- 6 |
Число степеней свободы |
5-6 |
Максимальная нагрузка, к г ................. |
5-8 |
Точность позиционирования, м м ........ |
±0,5 |
Емкость памяти, порции...................... |
5000-10000 |
Компоновка робота со сварочным оборудованием не вызывает се рьезных затруднений (Рис. 66): сварочная головка крепится на кисти робо та; питание током, подача газа и проволоки производятся по подвесным
Рве. 66. Некоторые варианты оснащеиия сварочного нодуля (слева) и при меры сварных соединений, которые мо гут быть выполнены при данном осна щении (справа): 1 - перемещение штан ги модуля только по оси Х\ 2 - переме щение по двум координатам X, Y н по ворот вокруг ося А\ 3 - перемещение по двум координатам X, Y и поворот во круг вертикальной оси С; 4 - перемеще ние по двум координатам X, Y, поворот вокруг вертикальной оси С н дополни тельное движение К\ 5 - перемещение по трем взаимно перпендикулярным осям X Y и Z, поворот окончания моду ля по двум взаимно перпендикулярным
осям Л н D
\о
линиям или по встроенным в конструкцию робота магистралям. Для реа лизации дуговой сварки швов сложной конфигурации, жесткой программы движения электрода недостаточно. В этих условиях необходим робот с адаптивной системой, обладающий средствами, позволяющими учитывать изменения в объекте обработки и корректировать программу в процессе работы.
Отклонение положения сварного стыка от заданного положения и не предвиденные отклонения траектории движения электрода от линии стыка являются причиной непроваров (Рис. 67). Поэтому установлен ряд требова ний к объектам дуговой сварки:
Рис. 67. Сварные швы при правильном направлении электрода (а) н при откло нении электрода от оси стыка (б)
а 6
-свариваемые швы должны бьггь непрерывными, достаточной про тяженности или иметь определенную закономерно повторяющуюся систему швов;
-швы должны быть доступны для применения сварочных горелок;
-необходима тщательная подготовка и сборка свариваемых изделий во избежание зазоров и смещений кромок в пределах больше заданных;
-желательно, чтобы сварные швы находились в удобном положении (нижние, в "лодочку”);
-свариваемый металл должен быть очищен от загрязнений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Антонюк В.Е. Конструктору станочных приспособлений: Справоч ное пособие. - Минск: Беларусь, 1991.- 400 с.
2.Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. -
М.: Машиностроение, 1992.
3.Виноградов В.С. Технологическая подготовка производства свар ных конструкций в машиностроении. - М. : Машиностроение, 1981.- 224 с.
4.Севбо П.И. Конструирование и расчет механического сварочного оборудования. -Киев. : Наукова думка, 1977. - 400 с.
5.Куркин СА ., Николаев ГА. Сварные конструкции: Технология из готовления, механизация, автоматизация и контроль качества в сварочном производстве: Учеб, для вузов. М. : Высшая школа, 1991. -398 с.
6.Рыжков Н.Н. Производство сварных конструкций в тяжелом ма шиностроении. - М. : Машиностроение. 1980. - 375 с.
7.Гитлевич А.Д., Этингоф ЛА . Механизация и автоматизация сва рочного производства. - М. : Машиностроение, 1979. - 278 с.
8.Патон Б.Е., Спыну ГА., Тимошенко В.Г. Промышленные роботы для сварки. - Киев: Наукова думка, 1977. - 228 с.
9.Тимченко В.А., Сухомлин АА . Роботизация сварочного производ ства. - Киев: Техника, 1988. - 175 с.
10.Мосталыгин Г.П., Толмачевский Н.Н. Технология машинострое ния. - М. : Машиностроение, 1990. - 288 с.
П.Битинская Л.Н., Мочалова Т.Ф. Основы проектирования и рас чета сборочно-сварочных приспособлений: Учеб. пособие/Перм. политех, ин-т. Пермь, 1994. - 94 с.
12. Меткин Н.П., Ланин М.С., Клейменов С А . Критеиский В.М.
Гибкие производственные системы. - М. : Машиностроение, 1989. - 311 с.
13.Сварка в машиностроении: Справочник: В 4 т. Т.3/ Под ред. Вино курова ВА . - М. : Машиностроение, 1979. - 567 с.
14.Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация свароч ного производства. - Киев: Техника, 1974. - 4 16 с.
15.ЕСТПП - ГОСТ 14.004-83 + 14.201-83.
16.Галкин ВА . Справочник по сборочно-сварочной оснастке цехов верфи. - Л. : Судостроение, 1983. - 304 с.
17.Пономарев ВА., Чугунихин И.С, Бородин Ю.В. Универсальносборочные приспособления для сборочно-сварочных работ: Альбом. - М. : Машиностроение, 1981. - 152 с.
18.Евстифеев ГА ., Веретенников И.С. Средства механизации сва рочного производства. - М. : Машиностроение, 1977. - 96 с.
117
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ........................................................................................ |
3 |
1. ОБЩИЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ |
|
ПОНЯТИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА........ |
3 |
2. КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ........................................................ |
5 |
3. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ.......... |
8 |
3.1. Показатели технологичности конструкции изделия.............. |
9 |
3.2. Отработка конструкции изделия на технологичность.......... |
11 |
4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ |
|
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ...................... |
13 |
5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ |
|
КОНСТРУКЦИЙ. ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ.................. |
19 |
5.1. Оборудование для правки........................................................ |
19 |
52. Оборудованиедля очистки и подготовки поверхности........ |
22 |
53. Оборудование для разметочно-маркировочных операций.. |
25 |
5.4. Резка и обработка кромок....................................................... |
25 |
53. Оборудование для гибки.......................................................... |
28 |
6. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СБОРОЧНЫХ |
|
ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.............................................................................. |
34 |
7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ |
|
СВАРИВАЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ.................................................................. |
48 |
7.1. Манипуляторы и вращатели................................................ |
48 |
7.2. Кантователи и роликовые стенды............................................ |
55 |
8. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УСТАНОВКИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ |
|
СВАРОЧНЫХ АППАРАТОВ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СВАРЩИКОВ.. |
61 |
9. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ СТЫКОВ................ |
66 |
10. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТДЕЛОЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ........ |
71 |
11. ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ |
|
СВАРОЧНЫХ ЦЕХОВ................................................................................ |
74 |
12. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРОЧНОГО |
|
ПРОИЗВОДСТВА........................................................................................ |
78 |
12.1. Определение уровня механизации и автоматизации............ |
80 |
12.2. Механизация и автоматизация заготовительных работ----- |
82 |
123. Механизация сборочно-сварочных работ............................ |
85 |
12.4. Использование гибких производственных систем (ГНС) |
|
в производстве сварных конструкции...................................................... |
91 |
ns
13.УСТГОЙСТВО И ПРИМЕНЕНИЕ ПГОМЫШЛЕННЫХ
РОБОТОВ ДЛЯ СВАРКИ.................... |
94 |
13.1. Общая характеристика промышленного робота................. |
93 |
13.2. Манипулятор промышленного робота................................. |
97 |
13.3. Система приводов.. |
100 |
13.4. Устройство управления........ |
102 |
13.5. Типы промышленных роботов................................................. |
103 |
13.6. Технические данные промышленного робота........................ |
104 |
13.7. Применение промышленных роботов на производстве... |
105 |
13.8. Промышленные роботы для автоматизации процессов |
|
сварки. |
108 |
13.9.Промышленные роботы для автоматизации контактной точечной сварки........................................................
13.10.Промышленные роботы для автоматизации дуговой
сварки............................................................................................................. |
113 |
Библиографический список............................................................... |
115 |
Учебное издание
Щицын Юрий Дмитриевич
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Часть 1
Учебное пособие
Лиг. Редактор Н.В. Бабинова
Техн. редактор Г.Я. Шилоносова Корректор С.В. Иванова
Подписано в печать 24.02.2000. Формат 60x90/16. Уел. печ. л. 7,5. Тираж 100 экз. Заказ № 17/2014.
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113. Тел. (342) 219-80-33.