Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций

Пример компьютерного проектирования сборочно-сварочного стенда

В качестве примера рассмотрим технологию проектирования сбороч­но-сварочного приспособления для сборки под сварку каркаса задка автобу­са ЗИЛ «Бычок», 3£>-образ которого показан на рис. 6.18. Каркас задка пред­ставляет собой прямоугольную раму, состоящую из четырех продольных элементов: верхней и нижней поперечин и правой и левой стоек. Каждый из

этих элементов изготовлен из штампованных листовых заготовок толщиной 1,2 мм и имеет П-образное поперечное сечение, переменное по длине. Все четыре продольных элемента в сборочном приспособлении должны закреп­ляться в двух сечениях, и в каждом сечении предполагается установка одной опоры и двух прижимов. Из них один будет с ручным приводом, другой — с пневмоприводом. Таким образом, всего в конструкции данного приспособ­ления должно быть установлено 16 прижимных механизмов, причем в связи с переменными сечениями сварной конструкции у каждого прижима должна быть спроектирована оригинальная форма контактного элемента, соответст­вующая сложной поверхности закрепляемой в этом месте детали.

После загрузки на экран монитора образа сварной конструкции и расположения ее в горизонтальной плоскости система автоматически сформирует сетку плаза с выбранным нами шагом 200 мм (рис. 6.19). По команде из меню подсистемы автоматически сформируется прототип кондукторной плиты, который будет иметь размеры в плане немного больше размеров изделия и по умолчанию обозначен как Fixplate-І. Рас­стояние от изделия до базовой кондукторной плиты командой move уста­новим 400 мм (рис. 6.20).

Установив для удобства двухэкранный режим, укажем точки закрепле­ния деталей и расставим в этих точках нормали к поверхности детали. Для это­го в каждом слу чае указываем точку и поверхность, к которой строится нор­маль. Вид узла с восемью нормалями показан на рис. 6.21. В месте планируе-

мого размещения зажимного механизма разместим прототип прижима, при­чем система автоматически сделает так, что его плоскость будет проходить через нормаль, указанную мышью. Угол по отношению к изделию можно изменять поворотом прототипа вокруг оси Z, направление размещения зада­ем с помощью горизонтальной оси Y, отображаемой на экране желтым цве­том (рис. 6.21). Далее расставим прототипы прижимов во всех закрепляемых сечениях (рис. 6.22). Система автоматически их все пронумерует и обозна­чит как Fix-1 — Fix-8.

Тип прижимного механизма в каждом сечении выберем из базы дан­ных с помощью стандартного окна выбора файлов, в котором можно про­смотреть обозначения и конструктивное исполнение механизма (рис. 6.23). Выбранный прижимной механизм пока не отображается на модели проекти­руемого приспособления, но последующая работа по проектированию узла фиксации в данном сечении будет вестись именно с этим прижимом.

Командой меню системы сформируем сечения собираемой сварной конструкции сразу во всех прорабатываемых узлах. Теперь они будут хра­ниться в памяти компьютера привязанными к разрабатываемым узлам.

Fla этом этап подготовки прототипа завершен, нужно лишь задать его имя и записать на диск.

Рис. 6.23. Окно выбора типа прижима

Непосредственное проектирование кондуктора сначала ведется в от­дельных сечениях, выбор которых для работы производится с помощью диалогового окна, показанного на рис. 6.15.

В выбранном для работы сечении увидим два принятых нами ранее зажимных механизма, закрепленных на некоторой заготовке основания прижима (рис. 6.24). На этом и других рисунках показан не только вид плоского сечения, но и — для ясности — существующий трехмерный образ прорабатываемой конструкции. Отдельной командой к этому изображению добавляется вид сформированного ранее сечения сварной конструкции и,

что очень важно, с обозначением уровня базовой поверхности кондукторной плиты (рис. 6.25). Автоматически собранный узел фиксации в данном слу­чае оказался не очень правильным, поскольку вставка всех элементов ком­плекса происходит в точку начала системы координат, привязанную к осно­ванию нормали к поверхности. Однако теперь имеется возможность выпол­нения любых действий по перемещению, редактированию и дорисовке конструктивных элементов.

Положение левого и правого прижимов требует изменения. Правиль­ное позиционирование прижимов производится путем перемещения кон­тактных элементов в нужные точки. Правильное положение левого прижима показано на рис. 6.26, планируемое расположение заготовки проектируемо­го правого прижима — на рис. 6.27.

После корректировки положения каждого прижима относительно из­делия переходим к редактированию его размеров, изменяя его варьируемые параметры. В первую очередь, изменяя в таблице параметров необходимые размеры, нужно дотянуть основание кронштейна до уровня кондукторной плиты. Меняя положение отверстий на базовой пластине прижима, добива­емся того, что ручной прижим не задевает деталь, а заготовка рычага пнев­матического прижима накрывает сечение изделия, пересекая его.

Следующая операция — формирование контуров прямоугольной пла­стины, на которой крепятся ручной и пневматический прижимы. Формиро­вание образа пластины выполняется средствами Mechanical Desktop. Изме­няемый элемент делается активным, плоскость построения располагается на поверхности пластины, рисуется требуемый контур, устанавливаются его

о

¥

о

(о о olio

О

Рис. 6.26. Перенос левого прижима относительно сечения

СЭ

HP

О О О О

размеры и зависимости, эскиз преобразуется в трехмерный образ. Более подробно такие построения рассмотрены в § 1.5. Результат редактирования базовой пластины прижима показан на рис. 6.28. Аналогичным образом формируются и другие элементы узла фиксации.

После придания прижиму приемлемой формы необходимо сформи­ровать контактную поверхность рычага (или верхнего блочка). Эта операция выполняется путем удаления объема металла рычага, пересекающего по­верхность закрепляемого узла. Поэтому обрезаемый элемент (рычаг) должен быть наложен с запасом на фиксируемое сечение узла.

Далее необходимо выполнить ряд последовательных действий:

• сделать блочок активным;

• изменить масштаб и расположить изображение в изометрическую проекцию, чтобы все сечения данного прототипа были отчетливо видны;

• с использованием соответствующего пункта меню последовательно объединить отрезки линий сечения воедино (рис. 6.29);

• натянуть поверхность на линии сечений командой меню, отметив линии сечений;

• построить по сечениям прототипа поверхность, полностью пересе­кающую обрезаемый элемент, для чего толщина прототипа должна быть больше толщины рычага прижима. Для контроля за выполнением этого обязательного условия нужно расположить изображение в соответствую­щем ракурсе (вид сверху). Если условие не выполнено, удлинить данную

сторону поверхности пунктом меню, щелкнув мышью на удлиняемый край поверхности.

Теперь необходимо выполнить сечение рычага, указав мышью секу­щую плоскость. Появится стрелка, направление удаляемого объема, при не­обходимости можно изменить ее направление. Результат выполнения этих операций показан на рис. 6.30.

Для формирования контактной поверхности ложемента (нижнего блочка) последовательность операций такая же. Различие заключается лишь в том, что после построения секущей поверхности следует учесть толщину' листа сварного узла. Результат — на рис. 6.31.

Результаты формирования контактной поверхности блочков (или ры­чага с ложементом) можно вывести для формирования программы их меха­нической обработки на станке с ЧПУ.

Теперь имеем полностью сформированный узел фиксации. Изменяя положения поршня пневмоцилиндра, можно открыть прижим и визуально проверить:

• «вынимаемость» сварного узла из узла фиксации;

• отсутствие столкновений со стойкой при качании цилиндра;

• достаточность хода поршня (рис. 6.32).

Окончательно оформленный узел фиксации (рис. 6.33) записывается в базу готовых элементов.

Аналогично выполняется работа со всеми остальными сформирован­ными на прототипе сборочно-сварочного приспособления сечениями. Завер-

шение этой работы позволяет из готовых блоков собрать приспособление целиком. Для этого с помощью диалогового окна выбирается список всех необходимых элементов. Готовое приспособление для сборки каркаса задка автобуса появляется на экране в изометрическом изображении (рис. 6.34, а). Для более удобного восприятия конструкции приспособления вставим в не­го и конструкцию собираемого под сварку узла (рис. 6.34, б).

Само сборочно-сварочное приспособление вследствие больших габа­ритных размеров должно размещаться на поворотном столе. В системе име­ется возможность из библиотеки имеющихся манипуляторов подобрать подходящий поворотный стол и с помощью задания зависимостей между столом и основанием кондукторной плиты все приспособление закрепить на этом поворотном устройстве.

Проектируемое приспособление готово. По имеющейся его трехмер­ной модели сформируем плоский чертеж. Процедура формирования чертежа показана в § 1.5. Вид проекционного чертежа приспособления со вставлен­ным в него аксонометрическим видом приведен на рис. 6.35.

После завершения работы по проектированию приспособления и получения чертежей можно, если необходимо, продолжить корректиров­ку размеров отдельных элементов. Например, можно уменьшить размеры

кондукторной плиты, воспользовавшись таблицей варьируемых параметров. При этом и трехмерная модель и плоский чертеж сборочно-сварочного при­способления будут автоматически перестроены. В гл. 7 изложена методика проектирования сборочно-сварочных приспособлений с целью проверки их функциональных возможностей в составе сварочных технологических ком­плексов.

После проверки функциональных свойств приспособления, как прави­ло, приходится дополнительно корректировать выполняемый проект. На­пример, учитывая достаточно большую длин)' закрепляемых панелей, мож­но еще добавить узлы фиксации в средней части каждого продольного эле­мента. В этом случае приспособление будет иметь вид, показанный на рис. 6.36. При добавлении новых элементов операцию формирования пло­ских чертежей нужно повторить.

Изложенная здесь методика автоматизированного проектирования сборочно-сварочных приспособлений на основе трехмерной модели сварной конструкции является достаточно эффективной и позволяет легко проекти­ровать сложные конструкции. В качестве примера более сложного приспо­собления на рис. 6.37 показан сборочно-сварочный кондуктор для сборки и сварки боковины микроавтобуса ГАЗ.