ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Приспособления и установки для сборки и сварки

Характерны следующие виды сборочного оборудования:

1. Сборочные кондукторы, имеющие жесткое основание в виде, рамы или плиты, на которой размещены установочные и зажимные элементы (рис. 9, а).

2. Сборочные стенды, где неподвижное основание с установочными и зажимными элементами дополнительно оснащено передвижными устройствами (рис. 9, б).

3. Универсально-сборочные приспособления (УСП), имеющие основание в виде плиты с Т-образными пазами для размещения и закрепления набора установочных и зажимных элементов в соответствии с конфигурацией собираемого изделия (рис. 9, в).

4. Переносные приспособления (стяжки, струбцины, распорки, применяемые при монтаже крупных изделий (рис. 9, г)).

Основными видами оборудования для перемещения изделий

являются универсальные сварочные вращатели, кантователи, роликовые

вращатели (рис. 10, а - г). Выбор типа и размеров такого оборудования

определяется конструкцией выпускаемых изделий, их массой и размерами.

15

Для перемещения сварочных аппаратов служат колонны, тележки и направляющие устройства. Большинство колонн поворотные, они имеют консоли для самоходных сварочных аппаратов. Тележки наряду с маршевой скоростью для обеспечения позиционирования сварочного аппарата могут иметь сварочную скорость для его перемещения. Велосипедные и глагольные тележки монтируют из колонн (рис. 11, а - в). Портальные тележки (рис. 11, г) используют в основном при сварке цилиндрических изделий.

При выборе конструктивной схемы сборочного или сварочного приспособления необходимо предусмотреть возможность механизации или автоматизации сварочных операций; оперативность надежность базирования и закрепления деталей или изделия удобство выполнения сборочных и сварочных операций. Классификация приспособлений приведена на рис. 12.

Перечень необходимых сборочных и сварочных приспособлений составляют в процессе разработки технологии изготовления сварной конструкции. При этом нужно установить, какие из приспособлений имеются в наличии или могут быть получены в готовом виде, а какие необходимо дополнительно разработать и изготовить. Обычно применение приспособлений имеет цель не толы улучшить качество выпускаемых изделий, но и снизить себестоимость продукции. Поэтому целесообразность

проектирования и изготовления приспособлений должна быть экономически обоснована.

Расчету сборочных и сварочных устройств на прочность и жесткость должен предшествовать анализ силового взаимодействия изделия и приспособления. Результатом такого анализа в общем случае может быть определение усилий, необходимых, во-первых, для ограничения перемещений, возникающих в результате деформирования изделия в процессе сварки и последующего остывания. Во-вторых, для подгибки элементов при сборке с целью плотного прижатия сопрягаемых деталей и устранения местных зазоров. В-третьих, для предварительного деформирования изделия с целью компенсации остаточных сварочных деформаций (если это вход в задачу разрабатываемого приспособления).

Применительно к частным случаям проектирования можно рекомендовать следующее.

1. Для сборочного приспособления необходимо учитывать массу приспособления и изделия, а также усилия от прижимов. Должна быть обеспечена прочность конструкции приспособления, а искажения базовых размеров ограничены в пределах заданных допусков. Если в процессе сборки изделие подвергается кантовке, то расчет необходимо производить для наиболее неблагоприятного положения с учетом усилий от механизма вращения. В сборочном приспособлении усадочные силы от прихваток малы, и в расчетах на прочность ими можно пренебречь. Перемещения от прихваток также невелики, но они могут вызвать заклинивание собранного узла в приспособлении, что необходимо исключить.

2. Многие сборочно-сварочные или сварочные приспособления не предназначены для уменьшения деформаций от сварки и не испытывают каких-либо существенных воздействий со стороны деталей в процессе сварки и после нее. Для них необходимо лишь облегчить извлечение изделия из приспособления, если после сварки оно утратило первоначальную форму.

3. Часть приспособлений, даже не предназначенных для борьбы с

18

деформациями, в силу своих конструктивных особенностей испытывают силовые воздействия со стороны свариваемого изделия. В этом случае необходимо, чтобы совместная деформация изделия с приспособлением не вызывала в последнем пластических деформаций. Такая ситуация возникает редко, и расчет в таком случае выполняется следующим образом. Вначале определяют перемещения (временные или остаточные) изделия от сварки в предположении его свободного деформирования. Затем в местах тех опорных баз приспособления, которые препятствуют перемещениям изделия, необходимо приложить к изделию и к приспособлению равные по значению, но противоположные по направлению силы и (или) моменты. Затем найти силы и моменты в этих местах из условия, что сумма абсолютных значений перемещений приспособления и изделия от сил и моментов равна перемещениям изделия сварки в свободном состоянии. Найденные силы и моменты являются расчетными для приспособления.

На рис. 4.13, а для примера показана алюминиевая балка 1, на верхней кромке которой уложен шов, вызывающий усадочную силу Рус и прогиб балки в свободном состоянии f на длине l. Если балка 1 закреплена в стальном приспособлении 2 (рис. 4.13, б), то в средней части возникает сила Р, а по концам—соответственно Р/2 (рис. 4.13, в).

Pl3

Перемещение средней точки приспособления составит f =------------------ ,- а

Е J

ст пр

Pl3

в балке f6 =----------- . Из условия f = fnp +fб можно определить силу Р, если

Еал Jб

известны модули упругости стали Ест и алюминия Еал, а также моменты инерции поперечных сечений приспособления Jnp и балки J6.

4. Некоторые приспособления предназначают для уменьшения сварочных деформаций изделия. Следует, однако, иметь в виду, что предотвратить продольное и поперечное сокращения зоны сварного соединения обычно не удается из-за огромных сил, возникающих в приспособлении. Можно предотвратить изгиб, выход из плоскости. В этом случае могут быть следующие расчетные варианты:

а) приспособление предназначено для жесткой фиксации деталей при сварке, предварительная деформация изделия перед сваркой не предусматривается. Если приспособление предназначено для уменьшения временных перемещений и не исключена возможность остывания изделия в приспособлении, то его следует рассчитывать, как рассмотрено выше;

б) приспособление предназначено для предварительного упругого изгиба изделия с целью некоторой или полной компенсации последующих сварочных деформаций. Возникающие в приспособлении силы и моменты складываются из:

- силовых воздействий на изделие при его предварительном деформировании; они определяются обычным путем по значению предварительного изгиба изделия и его жесткости;

- силовых факторов, проявляющихся дополнительно вследствие усадки. Так как точное определение их крайне сложно, то с некоторым запасом их можно находить по описанной в пункте 3 методике исходя из значений перемещений изделия от сварки;

в) приспособление предназначено для предварительного пластического изгиба изделия с целью компенсации последующих сварочных деформаций. Расчетными для приспособления являются силы и моменты, за счет которых достигается пластический изгиб изделия. Если пластически деформируются отдельные маложесткие части изделия, а силы, необходимые для пластической деформации этих деталей, относительно невелики, то ими можно пренебречь, и в качестве расчетных принимать силы и моменты, вызываемые перемещениями изделия при сварке (см. пункт 3).

5. Если изделие, закрепленное в жестком приспособлении, подвергается вместе с приспособлением последующей термообработке для снятия остаточных напряжений и устранения сварочных деформаций, то расчетными силами для приспособления являются те, которые необходимо приложить к изделию для правки, чтобы придать ему нужную форму. Их находят обычным путем по значению изгиба изделия при закреплении и его жесткости. Последующий нагрев и пребывание в печи не вызовут значительных изменений формы и размеров, которые были у изделия.