Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций

Проектирование и подготовка сварочного инструмента

В составе пакета РОБОМАКС имеется САПР сварочного инструмен­та, предназначенная для проектирования сварочных клещей и сварочных машин контактной точечной сварки и проверки их функционирования при выполнении технологических операций. Чаще всего это проектирование сводится к интерактивной сборке инструмента и элементов оборудования из набора уже имеющихся в базе данных (и в цехах) отдельных деталей. Реже, при невозможности такого решения поставленной задачи, проектируются оригинальные элементы с формированием конструкторской документации для их изготовления.

От технических характеристик сварочных клещей и соответствия их конструкции выполняемой задаче в большой степени зависит работоспо­собность всего сварочного поста как автоматизированного, так и ручного.

п*

Рис. 7.6. Сварочные клеши Х-образной конструкции: а — общий вид; б — элементы клещей

Поэтому при проектировании роботизированного производства приходится уделять особое внимание разработке сварочных клещей как одному из клю­чевых моментов.

Конструкция клещей относительно проста. Встречаются два типа; Х-образные и С-образные клещи. На рис. 7.6 приведен пример Х-образных клещей разработки ЗИЛ для автоматизированной сварки. Конструкция кле­щей этого типа обычно содержит кронштейн (тело) 1, рычаги 2, электродо - держатели 3 и электроды 4 (рис. 7.6, а). Между электродом и электрододер - жателем могут находиться удлинитель и переходник 5, а сжатие осуществ­ляется пневмоцилиндром 6.

Все элементы сварочной оснастки имеют атрибуты (следы их обозна­чений видны на рис. 7.6, б в виде надписей у каждого элемента), которые при сборке проверяются и обеспечивают мгновенную автоматическую сборку элементов в сборочный узел. Клещи собираются из образов элемен­тов по посадочным поверхностям (коннекторам), для которых имеется оп­ределенная дисциплина задания ориентации фреймов и их кодов. Этим обеспечивается контроль сборки.

К механизму перемещения клещи крепятся через кронштейн 1 (см. рис. 7.6, а), а в точку сварки подходит рабочая поверхность электрода, за­даваемая фреймом TCP (Tool Center Point), определяющим расположение самих клещей относительно свариваемой точки (рис. 7.7).

Конструкция клещей во многом определяет сложность манипуляций, стабильность качества сварки и время простоя всего поста на устранение неполадок, обслуживание и ремонт. И хотя она, как правило, не столь слож­на, процесс проектирования клещей весьма непрост. Дело в том, что при
всей очевидности общих требований к клещам (они должны обеспечить каче­ственное выполнение всех «поручен­ных» им сварных точек при макси­мальной надежности и экономичности работы), существует еще ряд требований.

Так, электроды, как элементы быстро изнашиваемые, должны иметь относительно простые формы, облег­чающие их массовое производство, иметь эффективное охлаждение, обес­печивать быструю замену и обладать стойкостью при высокотемпературном контакте со свариваемым материалом.

При этом форма электродов должна вполне соответствовать свариваемым кромкам узла, отбортовка которых может иметь минимально допустимые размеры.

Другие элементы сварочной оснастки клещей — электрододержатели, удлинители, переходники, скобы и т. п., — хотя и не являются быстроизна - шивающимися, но также должны обладать по возможности простой формой при минимальной массе и достаточной жесткостью для данных усилий и вылетов при соблюдении эксплуатационных требований.

Элементы сварочной оснастки клещей должны быть максимально унифицированы, иметь оптимальную номенклатуру, минимальную и доста­точную для обеспечения универсальности применения, с одной стороны, но, ограниченную для уменьшения издержек — с другой. Если номенклатура элементов недостаточна, то нет универсальности применения и приходится в ряде случаев проектировать оригинальные элементы, а если избыточна, то трудно поддерживать ее в порядке — модернизировать и эффективно ис­пользовать.

Отсутствие необходимой унификации сварочного оборудования кон­тактной точечной сварки и составляющих его элементов приводит к значи­тельным ежегодным издержкам на восстановление изношенных частей мед­ных элементов клещей и машин вследствие оригинальности их конструкции и трудностей в наладке производства этих элементов современными высо­копроизводительными методами.

Унификация элементов сварочных клещей может быть затруднена от­сутствием конструкторской документации или большой трудоемкостью ее поиска в архиве, а отсутствие преемственности технических решений не способствует повышению их качества и увеличивает сроки разработок. Кроме того, определенную специфику накладывает применение сварочных клещей в составе роботизированного производства.

Работа по унификации сварочной оснастки — это большой постоян­ный труд, но он совершенно необходим для успешного проектирования. Одной из составляющих является отработка конструкций соединений эле­ментов оснастки. Они должны быть не только однозначно, плотно и надеж­но состыкованы (для обеспечения точности, хорошей электропроводности и гермет ичности соединения), но и прочно закреплены. Поэтому посадочные поверхности оснастки оговариваются соответствующими дополнительными стандартами предприятий, где приводятся их типы и размерные ряды.

Кроме поэлементного рассмотрения сварочной оснастки клещей не­обходим анализ и расчет всей схемы механизма для обеспечения его техни­ческих характеристик. В этом случае сварочный контур (клещевины) рас­сматривается в паре с приводом (телом) клещей. Учитываются геометрия клещевин и характеристики силового гидро - или пневмоцилиндра.

К телу клещей также предъявляется ряд дополнительных требований. Оно должно не только раскрывать клещевины на определенную ширину и сжимать их с определенным усилием, но и обеспечивать компенсацию не­точностей положения кромок, а также быть по возможности модульным и универсальным в плане замены или изменения положения фланца крепле­ния к роботу или подвеске.

Полная проверка работоспособности клещей на доступность и дости­жимость мест сварки возможна либо проверкой при отладке технологии на реальном изделии, либо, что гораздо эффективнее, путем моделирования работы клещей в составе сварочного поста. Необходимость ускорения под­готовки производства при смене моделей автомобильной техники требует мобильного решения всех задач.

САПР сварочного инструмента может использоваться для проектиро­вания как клещей и машин для ручной сварки, так и клещей для роботизи­рованной сварки. Проектирование — процесс творческий, все основные ре­шения остаются за проектировщиком, но наличие ряда эффективных про­грамм монитора значительно ускоряет и контролирует работу, автоматизируя многие операции.

Размеры и форма элементов сварочных клещей и машин должны оп­тимально соответствовать выполняемой технологической операции. Поэто­му проектирование оснастки ведется путем ее набора из унифицированных или оригинальных элементов с учетом целого ряда параметров:

• предварительного раскрытия между электродами;

• усилия их сжатия;

• положения сварного шва от кромки изделия;

• максимальной высоты сечения сварного соединения и др.

В подсистеме все разработанные блоки, детали вторичного контура и другие детали, используемые при проектировании, хранятся в соответст­вующих библиотеках графических образов и базах данных текстовых и чи­словых характеристик.

Типы сварочных клещей могут быть самыми разнообразными, хотя избыточное разнообразие нежелательно. Их можно систематизировать по следующим признакам:

• вид работы (роботизированная или ручная сварка);

• тип клещей (С-, Х-образные и пистолеты);

• класс (со встроенным трансформатором, без трансформатора);

• производитель (покупные, собственные);

• возможность сдвига (самоустанавливающиеся, жесткие);

• раскрытие (с дополнительным ходом, одно - и двухходовые);

• исполнение (одинарные, сдвоенные);

• привод (гидро-, пневмопривод);

• коннекторы тела клещей (цилиндрические, конические, винтовые).

Перечисленные признаки клещей присутствуют в базах данных внут­ри сведений о каждой модели и вызываются по запросу или применяются при поиске. Структура каталогов в этом случае используется с минималь­ным количеством уровней с целью избежать дублирования данных и одно­временно разделить оборудование разного типа.

Элементы сварочной оснастки клещей имеют также большое разнооб­разие конструктивных исполнений, материалов и типоразмеров, поскольку часто велико разнообразие свариваемых стыков. Следует заметить, что де­ление на элементы является условным и зависит от самого пользователя, поскольку каждый элемент в принципе можно поместить в любую из групп, а количество групп изменить.

В базе данных имеются следующие стандартизованные элементы клещей:

• электрод (классический и колпачковый);

• электрододержатель;

• штуцер (переходник-удлинитель);

• цилиндр (гидравлический, пневматический и пневматический встро­енный специальный),

а также оригинальные элементы, входящие в состав клещей:

• вылет;

• рычаг-ось (для Х-образных);

• скоба (для С-образных);

• хомут-упор;

• кронштейн и т. п.

ЭЛЕКТРОД — изнашиваемый сменный элемент стандартной конст­рукции. Контактирует с узлом и имеет один коннектор. Чаще всего воспри­нимает центральноосевую нагрузку и имеет посадку по конус> 1:10 без до­полнительного крепления. Для коротких электродов применяется укоро­ченный коннектор, а для больших диаметров — конус 1:5. При экцен - трично направленных нагрузках используют конус коннектора 1:20 без крепления. При нагрузках, направленных под углом более 30е к оси элек­трода, обязательно дополнительное крепление (чаще всего, это гайка). В этом случае применяют электроды, выполняющие одновременно функ­ции электрододержателя. Однако это вынужденный вариант, когда нельзя применить прямой электрод стандартной конструкции, и поэтому нежела­тельный, так как деталь, подлежащая смене при износе, оказывается бо­лее сложной.

ЭЛЕКТРОДОДЕРЖАТЕЛЬ — не изнашиваемый элемент между электродом и последующими элементами (вылетом, скобой, рычагом). Чаще всего он имеет гнутую фигурную форму.

УДЛИНИТЕЛЬ — проставка между электрододержателем и элек­тродом. Обычно прямой, того же диаметра что и электрод. Применяется для удлинения электрода стандартной длины.

ВЫЛЕТ — не изнашиваемый элемент между электрододержателем и рычагом; элемент не сменный, чаще всего оригинальной формы. Использу­ют в универсальных клещах при большом полезном вылете (например, в Со­образных клещах). Вылет может отсутствовать в составе оснастки (при обя­зательном наличии электрододержателя и электрода), но тогда:

• удлиняют рычаг (если клещи специальные, с большим полезным вылетом);

• удлиняют электрододержатель (если полезный вылет оснастки не­большой).

ПЕРЕХОДНИК — это, по сути дела, такой же электрододержатель. который используется между первым электрододержателем или колпачком и последующими элементами для придания оснастке нужной криволиней­ной формы или перехода с одного коннектора на другой. Для случая ис­пользования колпачковых электродов переходник обязателен, в паре с кол­пачком он образует единицу, сходную по размерам и функциям классиче­скому электроду.

ПРИВОД (ТЕЛО) клещей — это клещи без оснастки. Стандартные и унифицированные приводы можно рассматривать как элементы клешей.

Один из принципов РОБОМАКС заключается в рациональной степе­ни подробности изображения. В рассматриваемой подсистеме, в часто­сти, для 3D-образов это выражается в весьма подробном изображении :-л. е - ментов клещевин (электродов, электрододержателей) и в схематичес.<: w габаритном изображении тела клещей. Делается это для достовернтсги моделирования элементов, огибающих кромки узла, и для > меньше.-:** объема памяти компьютера, занятого теми элементами, для которых под­робности не нужны, но которые требуют больших дополнительных вычис­лительных ресурсов при моделировании динамики работы оборудования. Однако это так лишь для 3 D-образов. После проверки они преобразуются в ортогональные проекции для формирования чертежей. В этом случае под­робности должны соответствовать традициям конструирования и требова­ниям к рабочим чертежам.

Для обоснованного выбора и конструирования элементов машин не­обходимы расчетные программы. Расчету подлежат усилия и перемещения (расчет привода) и электрические потери во вторичном контуре при опреде­ленном режиме сварки (расчет мощности трансформатора). Поскольку эти параметры зависят от размеров оснастки клещей, расчет в процессе подбора элементов приходится проводить многократно.

Предусматривается также использование нескольких расчетных про­грамм, позволяющих определять режимы (мягкий и жесткий) точечной и рельефной сварки в соответствии с толщиной, материалом, характером по­крытия свариваемых листов и их количеством в пакете. Оценивается доста­точность мощности сварочного трансформатора и развиваемого усилия для обеспечения требуемых режимов сварки, обеспечивается получение твер­дых копий необходимых документов (расхода ресурсов, стоимостных, вре­менных характеристик и пр.). Реализация этих функций связана прежде все­го с созданием ряда баз данных текстовой и числовой информации. Они разрабатываются для тех деталей конструкции точечных машин, клещей и элементов вторичного контура, для которых недостаточно только графиче­ской информации, хранящейся в библиотеках образов. Выходными доку­ментами работы расчетных алгоритмов являются совокупности исходных данных и результатов расчетов.

Важно отметить, что принятие принципиальных предварительных решений, как правило, выполняется до начала работы на компьютере. Де­лают прикидочные расчеты, подготовляют чертежи, образы и т. п. и лишь затем приступают непосредственно к конструированию и моделированию.

Исходными данными для САПР сварочного инструмента являются:

• техническое задание на разработку (с указанием производительно­сти линии/участка, приложением планировок, технологии и прочих основ­ных условий заказчика);

• комплект чертежей свариваемого узла (сборочные, сварочные и де­талировки с сечениями свариваемых стыков);

• 3 D-образы узлов, деталей и сечений стыков;

• образы и чертежи сборочно-сварочных приспособлений.

Анализ исходных данных и выработка предварительных решений по всей гамме клещей линии/участка предусматривает:

• анализ технического задания с целью составления общего представ­ления о задачах и специфике данного производства;

• нанесение на чертеж сварного узла:

- габаритных изображений зажимных элементов приспособления, по­падающих в зону сварки,

- швов/точек сварки, выполняемых роботами данного участка/линии (прочие точки данных швов, выполняемые при прихватке/доварке по­мечаются другим цветом),

- анализ чертежей узла (прежде всего сечений свариваемых стыков и их пространственных положений) с целью предварительного опреде­ления габаритных размеров оснастки клещей (вылет, ход, раствор),

- определение режимов сварки на основании данных о стыках (тол­щине листов, материале и покрытии, диаметре сварной точки): силы тока, силы сжатия, времени цикла на точку,

- прикидочный (укрупненный) расчет трансформатора и выбор его марки,

- расчет соотношений длин рычагов и привода; выбор его марки;

• предварительный выбор:

- типов клещей для каждого стыка,

- марки тел клещей (если клещи покупные),

- оснастки клещей (при этом предпочтение отдается опробованным, традиционным решениям, имеющимся в наличии у заказчика);

• предварительное разбиение швов/точек:

- по каждому сварочному посту,

- по типам клещей (число типов клещей должно быть меньше числа постов или равно ему) с учетом примерно равного числа точек на один пост и однотипности их сечений (это — признак максимальной произ­водительности линии), с учетом перекрытия зонами промышленных роботов выполняемых швов и расположения роботов в РТК и т. п. Производится заполнение соответствующей таблицы;

• анализ ранее подготовленного на компьютере образа сварного узла. Завершение этапов принятия предварительных решений позволяет пе­реходить собственно к проектированию инструмента с помощью рассмат­риваемой автоматизированной системы. Организация этих работ поясняегся структурной схемой, показанной на рис. 7.8, и предусматривает следующие варианты действий:

• поиск уже разработанных клещей для выполнения рассматриваемой совокупности швов и точек;

• модернизацию имеющихся в базе данных клешей;

• сборку новых клещей из уже разработанных деталей для имеющейся совокупности швов;

• проектирование недостающих деталей для выполнения сварки рас­сматриваемых сечений и сборку их с уже имеющимися деталями.

Рассмотрим эти варианты подробнее.

При поиске уже разработанных клещей для сварки новой совокупно­сти швов возможны три уровня выбора клещей из базы данных.

1. Просмотр базы данных или автоматический поиск и выбор клещей по их техническим (числовым) характеристикам: проему клещевин, усилию сжатия и прочим параметрам.

2. В графическом режиме — по «множеству сечений», когда на экран вызываются совмещенные по координатам сварных точек изображения сра­зу всех сечений стыков, подлежащих сварке данным инструментом. Изо­бражение клещей совмещается с «множеством» и становится ясно, подходят ли они для сварки этой гаммы стыков или нет.

3. Аналитическим перебором: автоматическая «пристыковка» вы­бранного множества клещей к множеству сварных точек и получение твер­дых копий результатов перебора.

Как следует из рис. 7.8, выбор клещей в сборе завершается проверкой их работоспособности на доступность к свариваемым стыкам, которая мо­жет выполняться:

• по «внутреннему пространству» клещей;

• по «наружным» (для клещей) габаритам проемов узлов (окна, двери кузова) и прочим поверхностям.

Подсистема проектирования сварочного инструмента обеспечивает проверку доступности клещей к свариваемым соединениям (с возможно­стью варьирования технологических параметров) и их ориентации относи­тельно этих соединений. Математический и графический образы клещей далее будут переданы в подсистему проектирования сварочных РТК с це­лью проведения дополнительной проверки достижимости и отсутствия столкновений в процессе подвода-отвода клещей и сварки с помощью робо­та. Смысл моделирования заключается в оперативной всесторонней провер­ке принятых конструктивных решений.

Если вновь свариваемые соединения по толщине, качеству покрытия и количеству листов в пакете не отличаются от тех, для сварки которых была разработана сварочная оснастка, то решается также и технологическая зада­ча обеспечения этой оснасткой требуемых режимов сварки.

Поиск и сборка в новые клещи уже разработанных элементов (см. рис. 7.8) во многом аналогичны рассмотренному выше варианту проверки готовых клещей. Здесь тоже начинают с подбора готовой оснастки и, если ни одна из них не подходит без изменений, выбирают такие элементы, из­менение которых может быть выполнено наиболее просто. Это электроды, переходные втулки, удлинители, электрододержатели, вылеты.

После того как на экран вызвана совокупность сечений швов и один из вариантов оснастки, элементы, подлежащие замене, убираются и на экра­не остаются сечения швов и та часть оснастки, которая не требует измене­ний. Модель заносится в память как основа для новой разработки. Из соот­ветствующих библиотек выбираются необходимые элементы и собираются в единое целое непосредственно с сечениями узлов и имеющейся частью оснастки, либо в некоторой промежуточной модели производится сборка в узлы, а затем собирается все вместе.

Для подбора подходящих элементов оснастки может понадобиться многократный перебор. Если удается подобрать имеющиеся элементы, то такая оснастка запоминается как новая и для нее возможны все проверки, указанные выше.

Проектирование недостающих деталей и сборка их с уже имеющими­ся производится, если не удается подобрать подходящие элементы оснастки из числа имеющихся. Необходимо разработать их вновь и собрать воедино. Работа заключается в кропотливом наполнении базы данных и мобильном опробовании получаемых вариантов решений, подходящих для конкретного случая применения. Затем выбирается лучший из них.

Каждый конструктивный элемент клещей должен быть подготовлен следующим образом:

• прорисован в соответствии с требованиями подсистемы подготовки математического образа для проведения анализа столкновений;

• сформированы фреймы концов элемента для последующей графиче­ской сборки с другими элементами в единую конструкцию;

• сформированы коды присоединительных поверхностей элемента (коннекторов) для последующего контроля собираемости и стыковки раз­личных элементов;

• занесены в поля баз данных конструктивно-технологические пара­метры элемента.

Фреймы элемента и коды присоединительных поверхностей (коннек­торы) формируются в виде атрибутов AutoCAD и заносятся в DWG-файл элемента программами подг отовки элементов.

Каждый элемент условно имеет две стороны: верхнюю — Up-side и нижнюю — Down-side.

В системе «сварочный инструмент» предусмотрены несколько вари­антов ввода фреймов крепления элементов:

• ввод фрейма во вновь создаваемый элемент в режиме черчения;

• ввод фрейма в элемент, участвующий в сборке;

• трансляция фрейма с соседнего элемента в сборке с учетом согласо­вания кодов коннекторов.

Элементы сварочной оснастки в системе хранятся порознь и могут применяться в любом наборе. Поэтому обозначается каждый коннектор, а не их пара. В паре должны быть внутренний и внешний коннекторы. При этом проверяются только посадочные поверхности, а не крепежные.

Кроме кодов, характеризующих размеры, коннекторы обозначены векторами систем координат (фреймами), определяющими их положение на элементе. Фреймы задаются на этане подготовки элементов.

Обозначение кодов:

X XX X — полное обозначение (буквы и цифры),

12 3

где 1 — внешняя или внутренняя поверхность: F — внешняя, М — внутренняя;

2 — диаметр элемента в миллиметрах для метрической резьбы: 10, 11, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50 .. — натуральное число из ряда СТП ВАЗ, или 1/2, 3/8, 7/8, 1/0, 2/0... — в дюймах для дюймовой резьбы;

3 — конусность или спецсимвол (0 — цилиндрическое соединение, 1 — конусность 1:10, 2 — конусность 1:5, 3 — конусность 1:20, К — конусность 1:10 или 1:5 короткое; М — метрическая резьба и т. п.).

Примеры обозначений, принятых на ВАЗе:

F201 — внешний диаметр 20 мм, 1:10 (для осевой нагрузки),

М322 — внутрений диаметр 32 мм, 1:5.

В рамках этих четырех символов можно закодировать различные кон­некторы.

Конструирование элементов клещей. Поскольку создание элементов сварочной оснастки клещей эффективнее выполнять с исполь­зованием параметризации, то, безусловно, работать следует с применением программного комплекса Mechanical Desktop. Последовательность действий при рисовке в среде ACAD или AMD на конкретном примере подробно рас­смотрена в § 1.5. Твердотельное solid-представление позволяет объединять и вычитать объемы, строить разрезы и сечения, получать пересечения поверх­ностей.

Сформируем в качестве примера изображение электрода диаметром 20 мм со сферическим концом и коническим коннектором. Для начала нарисуем на листе бумаги эскиз электрода в виде набора основных составляющих его примитивов и нанесем их размеры или координаты относительно любых осей координат. Операции конструирования удобно выполнять в пользовательской системе координат, совпадающей с плоскостью экрана (о ее расположении говорит пиктограмма в углу экрана), а примитивы изначально помещать в точке 0 системы координат.

Формирование примитива (цилиндра) выполним командами меню Command: cylinder Elliptical/<center point> <0,0,0>

Diameter/<Radius> 10 Center of other end/<Height> 40

Отрисуется цилиндр, у которого нижний торец расположен на плоскости XY, а его ось совпадает с осью Z. Для формирования прими­тива (сферы):

Command: _ sphere Center of sphere <0,0,0>

Diameter/<Radius> of sphere: 10

Отрисуется сфера, центр которой совпадает с точкой 0 системы коор­динат.

Для формирования примитива (конуса):

Command: _conus Elliptical/<center point> <0,0,0>

Diameter/<Radius> 8 Apex/<Height> 20

Отрисуется конус, у которого нижний торец расположен на плоскости XY, а его ось совпадает с осью Z.

Фронтальная проекция изображений показана на рис. 7.9. Командой меню поместим конус на верх­ний торец цилиндра:

Select object: — укажем конус нажатием правой клавиши мыши

Base point or displacement: 0,0,0 Second point of displacement: 0,0,40,

где 40 — высота цилиндра. Конус перерисуется в другом месте.

Усечем конус, для чего зададим уровень над его торцом 50 мм. Удалив лишнюю часть конуса и объединив все три примитива командой меню, указав их мышью, увидим результат выполненных операций (рис. 7.10, а). Добавим к изображению сферического конца электрода изображение цилиндра любого раз­мера таким образом, чтобы он пересекал электрод (рис. 7.10, б). Удалим объем цилиндра и получим со­ответствующее изображение электрода (рис. 7.10, в).

В другом примере изобразим электрод в виде эксцентрично обточенного цилиндра. Для этого сформируем два примитива: цилиндр и второй при­митив, полученный путем вращения некоего замкнутого профиля, сформи­рованного относительно цилиндра. Построение профиля цилиндра, обра­
зующего контура и положение оси обкручи­вания показано на рис. 7.11. Обкручивая этот контур вокруг оси, примитив будет отрисован в виде «солида» (рис. 7.12, а, б). Аналогич­ным образом можно получить и другие фор­мы электрода, например, эксцентричной об­точкой электрода (рис. 7.12, в).

Для иллюстрации подготовки и сборки элементов можно взять два простых примити­ва — цилиндра, поскольку сборка любых более сложных объектов выполняется аналогично.

Сформировав цилиндр как описано выше, дадим команду меню для задания фреймов присоединительных концов элемента, и появится меню интерфейса (рис. 7.13) для установки систем координат, которые следует расположить следующим образом:

• для «верхней» стороны элемента (Up-side): ось X — наружу от тор­цевой поверхности элемента;

• для «нижней» стороны элемента (Down-side): ось X — внутрь злемеї гта;

• для обеих сторон: ось Y — в направлении внутреннего проема клещей.

В нашем случае для поворота фрейма в нужном направлении отме­тим Y. Система спросит о значении угла поворота, где зададим 90°.

Enter a angle of rotation aroud Y-axes (yellow) 90.

Обозначим элемент как Elcctrod (рис. 7.14, а), а сторону — как Up-side (рис. 7.14, б).

Для задания второй («нижней») стороны элемента в другом меню (рис. 7.15) отметим Origin. На запрос системы введем новые координаты:

“Enter a new position” -40,0,0.

SHAPE * MERGEFORMAT

а — образующий профиль второго примитива; б — поверхность, полученная после отрисовки; в — пример более сложной поверхности

В меню (см. рис. 7.14) выберем позиции Electrod и Down-side, а на за­прос системы о коннекторе, введем его обозначение, например:

Enter type of the Connection : F121

На экране отразится электрод с обозначением обоих коннекторов. За­помним образ под именем HOL01. Система автоматически загрузит поле технических характеристик внешней базы данных. Заполним строку и вый­дем из базы данных. Информация будет записана совместно.

Аналогичным образом сформируем образ электрододержателя Holders в виде цилиндра с коннек­торами М121 и F24M у верхней и нижней сторон соответственно и заі юм - ним под именем HOL02.

Командой меню WorkingOpen (Insert) вы­зовем оконный интерфейс базы данных (рис. 7.16).

Для того чтобы загрузить сформи­рованный ранее элемент, обозначим его группу (например, Holder), назна­чим режим Insert, и выберем элемент (например, HOL02). Аналогичным образом загрузим сформированный ранее электрод HOL01. Оба элемента появятся на одном экране (рис. 7.17).

Соберем эти элементы воедино, для чего на запросы системы {Select object:) поочередно укажем объекты щелчком мыши. Высветится меню оп­ределения порядка сборки (рис. 7.18), где выберем Down-Up (соединение нижней стороны первого элемента с верхней стороной второго). Элементы соберутся (рис. 7.19), если их коннекто­ры соответствуют друг другу (напри­мер, F121 и М121). В противном слу­чае, система сообщит о несоответствии коннекторов с указанием их кодов.

Подготовка образа привода клещей предусматривает задание опре­деленных атрибутов с целью упрощенного моделирования раскрытия кле­щей и расчета усилия сжатия в зависимости от технических характеристик цилиндра и взаимного расположения точки сжатия электродов, центрально­го шарнира и силового цилиндра. В качестве примера здесь приводится сварка задней стенки кабины грузовика «Газель» с использованием соответ­ствующих сварочных клещей.

Командой меню вызовем оконный интерфейс базы данных, показанный на рис. 7.16. С его помощью выводим на экран графическое изображение тела клещей body —

WWW — без обозначений коннекторов и оси вращения клещевин (рис. 7.20). Изменим ра­курс изображения на plan и его масштаб. Ко­мандой меню вызовем интерфейс систем коор­динат осей «реперных» точек (рис. 7.21). В данном случае для тела клещей body с помо­щью команды меню зададим тип положения оси вращения клещевин Х-образных клещей как X-type. Мышью укажем положение оси на рис. 7.18. Меню определения образе тела клещей. Появится фрейм оси, ори - порядка сборки

ентацию которого пока не будем менять. Ось Z должна совпадать с осью вра­щения клещевин. Командами меню зададим фреймы присоединительных кон­цов body в последовательности, описанной выше для электродов и электродо - держателей, учитывая при этом следующую особенность body: оси X обоих коннекторов (условно названных «верхним» и «нижним») должны быть распо­ложены «наружу» от тела. Запишем образ body под именем WWM. Теперь эле­мент будет доступен для сборки клещей.

Selection

Vour Choise

Alternatives:

С-type Cylinder

Show < j j OK i^| [Cancel

Рис. 7.21. Меню назначения по­ложения осей клещей

С помощью диалогового окна (см. рис. 7.16) получим на экране нуж ные элементы клещей (рис. 7.22):

Body —WWM

Transitioner — WWW05 и WWE Electrod — WW и WW00

Выполним сборку этих элементов, поочередно указывая сначала body, а затем верхний (изогнутый) электрододержатель transitioner. Высветится ме­ню порядка сборки, где выберем Up-Down — соединение верхней стороны первого элемента с нижней стороной второго. Элементы соберутся, если их коннекторы соответствуют друг другу (М30М и F30M). Если соответствия коннекторов нет, то элементы не соберутся и система сообщит, почему.

Если элемент присоединился неправильно в результате нарушения последовательности сборки, необходимо повторить манипуляции. После сборки всех элементов клещи предстанут в виде, показанном на рис. 7.23. Специальной меткой указано положение оси вращения клещевин. Моде­лирование раскрытия клещей можно получить, активизируя верхнюю клещевину путем последовательного указания всех ее элементов по за­просу системы:

What arm of Tool you want collect: :<Upper> Down/Cancel? : U Select the collection of upper arm...........................................................

Select objects: — укажите мышью элемент клещевины, к которому следует присоединить другой элемент

Select objects: — укажите подвижный (присоединяемый) элемент и т. д.

Правой клавишей мыши завершается набор элементов одной клещеви­ны. Манипуляции следует повторить для активизации и нижней клещевины.

Раскроем клещи путем поворота, например, обеих клещевин на угол а = = 10°. По запросу системы введем значение угла раскрытия клещевин:

Enter the rotate angle around axis: 10 Select the any body

Select objects: — система попросит указать тело (body) данных кле­шей, поскольку их может быть на экране несколько. Так же система дает запрос, какие клещевины должны поворачиваться (верхняя, нижняя, обе кле­щевины):

What element of Tool you want rotate: :Both<Upper> Down/Cancel?:B

Раскрытые клещи можно запомнить командой save и в таком виде использо­вать при моделировании работы сварочного РТК.

Модернизация клещей может быть следующей ступенью работы по их проектированию. Необходимость модернизации, как правило, появляется при проверке возможности применения конкретного варианта сварочных клещей для выполнения сварных швов на конкретном изделии. В качестве примера рассмотрим возможность использования полученного выше варианта клещей для сварки точечного сварного шва на задней стенке кабины грузовика «Га­зель». Изделие со сварным точечным швом и сечениями, проходящими через свариваемые точки, уже подготовлено по методике, рассмотренной в § 7.2, имеется в базе данных и может быть загружено на экран (рис. 7.25).

Поскольку при обозначении каждой сварной точки на свариваемой кон­струкции была использована нормаль к поверхности изделия, это позволяет легко совместить все сечения по положению точки сварки и нормали к поверх­ности (рис. 7.26, а). С массивом свариваемых сечений легко совместить образ выбранных сварочных клещей, которые будем подводить в зону сварки со сто­роны нижнего края свариваемой стенки. На рис. 7.26, б видно, что вылет кле­щей мал и для выполнения этих работ должен быть увеличен. Наиболее рацио­нально выполнить эту задачу, используя массивы сменных деталей клещевин в базе данных. Детали клещевин имеются на складе и могут быть использованы быстро и без дополнительных затрат. В табл. 7.1 приведены примеры баз данных элементов сварочных клещевин ряда автомобильных заводов. На рис. 7.27 можно видеть 377-образы некоторых этих деталей.

Точка сварки

/

Номер черте­жа и файла в базе данных

Г абариты DxL, мм

Коннектор d, мм

Количество

типо­

размеров

16 xL (45...130)

16 х L (36...55)

25 xL (70... 90)

Рассмотренное здесь проектирование 3//-образов любого сварочного инструмента дополняется и завершается формированием блока данных, обеспечивающих использование образа этого инструмента в составе модели универсального роботизированного сварочного технологического комплек­са. Специальные функции подсистемы проектирования сварочных инстру­ментов обеспечивают:

• привязку (базирование) фланцев крепления инструмента к фланцу кисти сварочного робота, позволяющую автоматически стыковать образ ин­струмента с образом сварочного робота;

• привязку и базирование специального координатного фрейма на ра­бочей поверхности любого сварочного инструмента для автоматического позиционирования сварочного инструмента относительно сварных швов и точек свариваемого изделия;

• формирование специальной математической модели инструмента для системы анализа столкновений инструмента с любыми элементами ком­понентов оборудования универсального сварочного РТК.

Место контакта инструмента с фланцем робота располагается в миро­вой системе координат с выполнением следующих правил:

• геометрический центр присоединительной плоскости фланца инст­румента совмещается с началом мировой системы координат;

• присоединительная плоскость фланца инструмента располагается в плоскости XY мировой системы координат;

• ось Z должна быть направлена «внутрь» инструмента;

• ось X должна быть направлена таким обратом, чтобы при креплении инструмента к фланцу робота она была направлена вниз в исходном поло­жении робота.

При определении места контакта клещей с фланцем робота с помо­щью меню выбора поверхности контакта задается принципиальная ориента­ция расположения фланца на нижней, верхней или боковой поверхности тела инструмента. После того как для крепления проектировщиком опреде­лена, например, нижняя поверхность тела сварочных клещей, в ответ на за­прос системы о назначении имени места контакта:

Name ofbas:<BOTTOM_l>(‘*’to list all names)?

лучше принять предложенный при этом вариант (BOTTOM-1). Определен­ное место контакта автоматически поместится в начало мировой системы координат в виде значка (на экране — голубого цвета), как показано на рис. 7.28. Обычные функции перемещения или поворота этого координатно­го фрейма позволяют уточнить координаты крепления. Принятая классифи­кация привязок фланца крепления инструмента позволяет на одном свароч­ном инструменте разместить два и более фланца крепления, что позволит при проектировании технологии роботизированной сварки конкретных сварных конструкций проверять различные варианты установки сварочного инструмента на роботе.

«Рабочая точка» сварочного инструмента TCP (Tool Center Point) на­носится в виде координатного фрейма. При этом необходимо придержи­ваться следующих правил:

• начало координатного фрейма должно находиться в точке «сжатия» сварочных электродов или на конце вылета сварочной горелки;

Рис. 7.30. Пример библиотеки сварочного инструмента

составе модели сварочного РТК. Примеры таких образов — моделей сварочных клещей — в библиотеке сварочного инструмента показаны на рис. 7.30. При не­обходимости на любую разработанную модель, имеющуюся в библиотеке, мо­жет быть оформлен стандартный комплект конструкторской документации.