Отчет по лабораторным и практическим работам

Отчет по лабораторным и практическим работам

по дисциплине: «Производство сварных конструкций»

Изучение методики снятия остаточных напряжений

низкочастотной вибрационной обработкой………………..3

робота для контактной варки……….………………………8

Поперечные и продольные укорочения при сварке………..16

роботизированной сварки…………………………………. 19

оборудования……………………………………………..…..24

Изучение методики снятия остаточных напряжений низкочастотной вибрационной обработкой

Изучить методику снятия напряжений виброобработкой и соответствующее оборудование.

Сварная конструкция обладает определенной склонностью к возникновению деформаций нестабильности, которые могут привести к нарушению заданной формы и геометрических размеров. Деформация нестабильности сварной конструкции является результатом совместного протекания процессов релаксации остаточных сварочных напряжений и малых пластических деформаций под суммарным воздействием остаточных сварочных и дополнительных временных (от действия различных внешних возмущающих факторов, в т.ч. эксплуатационных нагрузок) напряжений.

Если возможные деформации нестабильности превышают допустимые, то сварную конструкцию необходимо подвергать стабилизирующей обработке.

Вибрационная обработка является наиболее эффективным и экономичным методом стабилизирующей обработки сварных конструкций из низко- и среднеуглеродистых конструкционных сталей, алюминиевых сплавов и титана. При этом рекомендуется, чтобы детали обладали незначительной изгибной жесткостью и соотношение между максимальным и минимальным габаритными размерами было не менее двух.Стабилизация и улучшение свойств сплавов после виброобработки эквивалентно низкотемпературному отпуску, старению или стабилизирующему отжигу.

Стабилизация размеров сварных конструкций с помощью вибрационной обработки изделий путем снижения напряжений и стабилизации микроструктуры сплавов. Виброобработка проводится после сварки, закалки или после предварительной механической обработки.

Для выполнения процесса виброобработки применяется оборудование с переменной регулируемой и постоянной нерегулируемой частотой колебаний.

Эффективность виброобработки зависит от величины циклических напряжений и равномерности их распределения. Наведение таковых при постоянной частоте колебаний требует применения вибраторов с большой возмущающей силой. При использовании установок с переменной частотой увеличение циклических напряжений достигается за счет резонансных колебаний.

Виброобработку изделий малой жесткости и весом до 5000Н выполняют на вибростендах с постоянной нерегулируемой частотой 47 Гц (соответствует частоте вращения асинхронных двигателей переменного тока при питании от промышленной электросети 50 Гц). При этом используют стандартные строительные вибраторы серии ИВ (ИВ-98, ИВ-107 и т.д.) Время виброобработки обычно составляет 15-20 мин. В комплект оборудования для осуществления технологического процесса виброобработки входят:

- оснащение для крепления вибратора к обрабатываемой детали или изделия к вибростенду,

Представителями сварных конструкций подлежащих виброобработке являются коробки, опоры, башни, рамы и др.

Изделия, подлежащие виброобработке, следует устанавливать на резиновые виброопоры, которые располагаются равномерно по периметру изделия. Минимальное число виброопор должно составлять 3 шт.

Установка вибратора на изделие или изделия на вибростенд.

Вибратор устанавливается на жесткой части изделия вблизи узловых линий. При сложной конфигурации изделия место установки вибратора определяется с учетом жесткости элементов изделия. Правильность установки вибратора определяется наличием резонанса системы «вибратор - обрабатываемая деталь» в диапазоне его частот. При отсутствии резонанса необходимо изменить место установки вибратора. Если при неоднократном изменении места установки вибратора явление резонанса не обнаруживается, необходимо увеличить возмущающее усилие вибратора. Вибратор крепится к изделию с помощью струбцин из комплекта виброустановки.

Методика виброобработки на постоянной частоте

Виброобработка на постоянной частоте включает: подготовку к ВО, обработка, контроль результатов. На первом этапе изучается конструкция с целью выявления мест, где в наибольшей степени могут концентрироваться остаточные напряжения. Как правило это места переходов толщины деталей, углов закругления. Готовится оборудование для ВО. Решается вопрос: обрабатывать изделие на вибростенде или укреплять вибрато на изделии. При выборе первого способа решаются вопрос по креплению изделия на вибростенде, разрабатывается и выбирается оснастка для крепления. Осуществляется установка и фиксация изделия. Настраиваются параметры ВО: устанавливаются дисбалансы в нужное положение, выставляется время ВО. Осуществляется пробное включение вибростенда, при котором фиксируются наличие проскальзывания и плохого закрепления изделия на вибростенде, отсутствие или чрезмерная вибрация изделия. Вибратор выключается, производят переустановку и регулировку параметров. Включается вибростенд и осуществляется ВО с заданными параметрами, после чего вибратор выключается, раскрепляется изделие и укладывается на складское место.

Для оценки результатов ВО на постоянной частоте обычно используют вылеживание обработанных изделий. С этой целью конструкции, прошедшие ВО, складируются м выдерживаются без нагрузки при комнатной температуре определенный срок (обычно 1-2 месяца). После этого конструкция изучается ан предмет появления трещин, искажения форм, размеров. Если указанных дефектов не наблюдается, то считается, что конструкции прошли успешно ВО. Обычно для типовых конструкций после ВО на вылеживание отправляется первая опытная партия, а последующие не обрабатываются.

Изучение конструкции и работы сварочного робота для контактной сварки

Ознакомиться с устройством и принципом работы сварочного робота «Универсал».

Сварочный робот – это новый вид автоматической машины, способной выполнять по заданной программе разнообразные сварочные операции и тем самым заменять труд рабочего. Он является наиболее универсальным автоматом, легко переналаживаемым на другие программы работ.

Наиболее простые конструкции сварочных роботов первого поколения разработаны около двух десятилетий назад и продолжают постоянно совершенствоваться. Основным органом каждого такого робота служит иммитирующий руку человека рычаг, именуемый «рукой», заканчивающийся сменным поворотным элементом, называемым «кистью» или «схватом», приспособленным для удержания перемещаемой детали либо рабочего инструмента. Рука робота шарнирно закреплена на его станине и имеет обычно от трех до шести степеней свободы для перемещения кисти по нескольким линейным или круговым координатам в любую заданную точку пространства рабочей зоны, обслуживаемой роботом. Число координат перемещения кисти определяет число степеней свободы промышленного робота. С увеличением этого числа возрастает манипуляционная гибкость робота. Такие перемещения кисти робот производит по команде встроенной в него системы управления, которая содержит запоминающее устройство для хранения заданной программы.

Для работы обычных современных автоматов с цифровым программным управлением необходима предварительная подготовка программы. Такая подготовка рабочей программы отличается значительной сложностью и трудоемкостью, поскольку она состоит из многократной переработки исходной информации с применением специальных устройств для записи программы на программоноситель.

В отличие от описанного выше, программирование роботов не нуждается в каких-либо предварительных расчетах и кодировании данных информации. Вместо упомянутой сложной и трудоемкой подготовки робот перед началом работы подвергают «обучению», которое заключается в одноразовом выполнении всего цикла движений его «кисти», необходимого для осуществления задаваемой ему предстоящей работы. Практически такое обучение робота осуществляется мастером-оператором, который при отключеных силовых приводах механизмов робота перемещает его кисть, в точности воспроизводя весь цикл его движений, входящих в программу предстоящей будущей работы.

Одновременно с выполнением этого одноразового обучения в запоминающем устройстве робота автоматически происходит запись всех перемещений его кисти. Эта запись служит в дальнейшем заданной программой всего цикла предстоящей работы робота.

После этого обучения робот может быть включен в выполнение заданной программы. Он будет с большой точностью, многократно и без устали повторять заданный цикл движений, пока не потребуется переключить его на новую работу.

Одновременно с необходимостью указанного точного программирования робота в процессе его обучения, к установке робота на его рабочем месте предъявляются также весьма жесткие требования по соблюдению особой точности взаимного расположения его по отношению к объекту работы, а размеры последнего должны находиться в пределах заданного допуска. При невыполнении этих требований возможны поломки рабочих органов робота. Особенно эффективным оказалось использование роботов первого поколения в условиях крайне вредных, опасных и недопустимых для человеческого организма.

Роботы второго поколения способны выполнять различные технологические операции, руководствуясь только сообщенной роботу конечной целью производственного цикла. Они отличаются от роботов первого поколения наличием чувствительных устройств /осязание, телевизионное зрение/ имеют более сложное управляющее устройство. С помощью систем обратной связи рабочая программа автоматически корректируется при изменении положения изделия. Эти роботы в настоящее время используются в высокоразвитых странах: например, Японии, США.

Перспективы работы третьего поколения /интегральные роботы/, которые отличаются от роботов второго поколения обработкой информации, получаемой от органов чувств. Их начали использовать за рубежом для работ, требующих распознавания образов /работа по чертежу/, а также протекающих в сложных и изменяющихся условиях.

Движения рабочего органа может осуществляться в прямоугольной цилиндрической или сферической системах координат. Три поступательных движения соответствуют прямоугольной системе координат, два поступательных и одно вращательное – цилиндрической, два вращательных и одно поступательное – сферической системе координат.

Технологические возможности сварочных роботов характеризуются следующими параметрами: кинематической схемой, грузоподъемностью и числом степеней подвижности; формой и размером рабочей зоны; точностью позиционирования; характером привода и типом системы управления.

Установлено, что увеличение грузоподъемности робота сопровождается ростом его стоимости. В зависимости от точности позиционирования и объема памяти стоимость робота и затраты, связанные с их эксплуатацией, могут отличаться в 1,5-3 раза и более.

Целесообразно использование робота с большим числом степеней подвижности /4-6 и более/, так как это уменьшает трудоемкость сварочных работ. Точность позиционирования современных роботов ±0,4 мм.

Вид привода робота определяется с учетом грузоподъемности робота. Для роботов малой грузоподъемности используют, в основном, электрические и пневматические приводы; для средней грузоподъемности /до 100 кг/ - гидравлические и для большей грузоподъемности /до 1000 кг/ - комбинированные электрогидравлические приводы.

Форма рабочей зоны робота предопределяется выбором его системы координат, размеры этой зоны зависят от функционального назначения робота и его грузоподъемности.

В сварочном производстве за рубежом наибольшее применение получили роботы, перемещающие клещи контактной сварки.

Робот для контактной точечной сварки «Универсал – 60.04» предназначен для автоматизации процесса контактной точечной сварки криволинейных швов пространственной конструкции с толщиной свариваемых деталей от 0,5 до 1,5 мм в составе РТК.

Технические характеристики робота представлены ниже.

1. Максимальная абсолютная погрешность позиционирования, мм не более 1

6. Производительность сварки листов из малоуглеродистой стали, толщиной 1 мм при расстоянии между точками 40 мм, мин не менее 60

10. Основные режимы работы: обучение, ручное управление, автоматическое покадровое, автоматическое по программе

11. Число одновременно управляемых степеней подвижности 6

Технические параметры представлены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – технические параметры робота «Универсал – 60.04»

Рисунок 2.1 – общий вид робота «Универсал – 60.04»

Кинематическая схема робота «Универсал – 60.04» показана на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Кинематическая схема робота «Универсал – 60.04»

Электрическая схема представлена на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 – Электрическая схема робота «Универсал – 60.04»

В данном роботе используется позиционный привод управления звеньями. При таком способе обеспечивается лишь определение значений координат контактных клещей в заданных точках, причем траектория движения между точками и скоростью этого движения могут быть произвольными.

В роботе используется метод обучения вручную для программирования. Он заключается в следующем: опытный сварщик (оператор) при включенном роботе в режиме обучения последовательно перемещает контактные клещи от одного рабочего положения к другому, вводя координаты каждой точки в запоминающее устройство нажатием кнопки «Память». Если на пути между соседними свариваемыми точками оказывается препятствие, то в память робота вводят координаты дополнительных точек, определяющих траекторию движения инструмента в обход препятствия. После обучения выполнение программы начинается после того, как сварочный узел будет установлен в исходную позицию и сигнал об этом (подается сварщиком) поступит в запоминающее устройство. По каждой степени подвижности перемещение задается гидроцилиндром и управляющим дросселирующим клапаном. Каждый гидроцилиндр имеет детектор положения, связанный с запоминающим устройством.

Изучить процесс возникновения поперечных и продольных укорочении при сварке.

Вследствие неравномерного нагрева при сварке в сварном соединении возникают пластические деформации сжатия. Это равносильно уменьшению длины шва и околошовной зоны. При этом после завершения термического цикла уменьшаются начальные размеры вдоль и поперек сварного соединения, т.е. происходят поперечное и продольное укорочения. Поперечные укорочения обычно больше, чем продольные для образцов небольших размеров.

Рисунок 3.1 - Плита для плотного поджатия пластин

При выполнении работы используются следующие материал и оборудование:

1. Пластины из малоуглеродистой стали (200´100´10 мм)

3. Сварочный пост постоянного тока с электроизмерительными приборами.

6. Плита с анкерными болтами, исключающими деформацию полосы на плоскости.

7. Штангенциркуль с припаянными к губкам заточенными вольфрамовыми стерженьками.

Опыт. Определить поперечные и продольные укорочения при сварке двух пластин встык.

Рисунок 3.2 - Разметка пробы перед сваркой для определения укорочения

2. Собрать встык, пользуясь специальной струбциной, и прихватить по торцам с минимальным зазором.

3. Выправить собранную пробу и проверить на плите.

4. Разметить и закернить пробу, как указано на рис. 36. Риски на пробу нанести чертилкой.

5. Замерить расстояние между точками 1-1^/; 2-2^/; 3-3^/; поперек стыка и точками 4—4' вдоль стыка штангенциркулем.

6. Дать пластине обратный незначительный прогиб с таким расчетом, чтобы после сварки первого валика она заняла первоначальное положение, или разместить ее под шариковыми прижимами.

7. Подобрать силу сварочного тока по диаметру электрода и выполнить шов с одной стороны, фиксируя силу тока, напряжение, время горения дуги.

8. Охладить пробу, очистить ее от брызг и шлака. Чем меньше проходит времени с момента окончания сварки до момента охлаждения пробы в воде, тем меньше будут укорочения, так, как тепло не успевает распространиться, и зона нагрева будет меньше. Поэтому охлаждение водой следует производить после некоторого охлаждения пробы на воздухе.

9. Замерить расстояние между точками 1-1^/; 2-2^/; 3-3^/; 4-4^/.

10. Выполнить шов с другой стороны пробы, соблюдая приведенные указания, и измерить длину шва; рассчитать v_са и q _п.

11. В соответствии с полученными данными произвести расчет поперечных и продольных укорочений от каждого прохода и всего шва в целом.

Данные измерений и результаты расчетов занести в таблицу3.1.

Задание. Проанализировать возможность сварки изделия роботизированной сваркой. Эскиз представлен на рисунке 1.1

Целесообразность применения роботизированной сварки изделия в зависимости от программы производства и трудоёмкости изготовления.

Годовая программа выпуска N_г = 1800 шт. Данная программа выпуска удовлетворяет условию

Время сборки, установки и фиксирования в позиции сварки одного изделия τ = 20,97 мин. Проверим выполнение условия 2.

Рассчитаем фонд времени годовой программы выпуска по формуле

Величина партии изделий N_п = 7 шт. Число 7 получил из соображений, что опору делают в течении года равномерно, по 7 деталей в день.

Рассчитаем фонд времени, необходимый для сварки партии изделий по формуле

Так как фонд времени более двух часов, то коэффициент К_1.6 = 1

Изучить назначение, принцип действия и методику выбора механического сварочного оборудования.

В зависимости от вида движения (расположения и количества осей поворота), а также от формы изделия и вида сварки различают следующее оборудование для поворота: манипуляторы, позиционеры, кантователи, вращатели, роликовые стенды, поворотные столы.

Манипуляторы разделяют по конструкции приводов для вращения и наклона изделий, предварительному углу наклона и грузоподъемности.

Привод вращения манипуляторов может быть электрический или гидравлический, привод механизма наклона – аналогично. Модели небольшой грузоподъемности могут иметь ручной привод наклона. Предельный угол наклона планшайбы составляет 45-360^о в зависимости от конструкции и грузоподъемности манипулятора. Манипуляторы бывают зубчатые и домкратные. Они характеризуются размещением механизма внутри корпуса.

Основными параметрами манипулятора являются грузоподъемность и крутящие моменты относительно оси вращения стола и относительно опорной плоскости.

Рисунок2.1 - Расчетная схема моментов, действующих на манипулятор с зубчатым сектором: а – в плоскости вращения; б – в плоскости наклона.

Момент относительно оси вращения О₁ определяется по формуле

где G – вес изделия и всех крепежных приспособлений, Н;

где Н – высота расположения центра тяжести изделия над опорной плоскостью планшайбы, м.

При расположении изделия непосредственно на планшайбе

Если изделие крепиться через промежуточные приспособления, то

При подборе манипулятора должно также выполняться условие

Выбор манипулятора осуществляем по таблице стандартных манипуляторов работы [1] в зависимости от грузоподъемности при выполнении условий (2), (3).

Для тяжелых изделий применяют домкратные манипуляторы, отличительной особенностью которых является устройство механизма наклона стола, производимого не зубчатым сектором, а гидравлическим цилиндром.

Возможность полного поворота изделия относительно двух осей осуществляется консольными манипуляторами. Некоторые манипуляторы, кроме вращения и наклона, имеют третье движение – подъем стола. Это позволяет сваривать крупногабаритные конструкции в различных пространственных положениях.

В отличие от манипуляторов позиционеры не имеют рабочей скорости сварки. Поэтому большинство конструкций позиционеров являются фактически упрощенными модификациями манипуляторов, в которых привод со сварочной скоростью заменен приводом с постоянной маршевой скоростью.

Вращатели – это упрощенные манипуляторы, в которых отсутствует механизм наклона и ось вращения занимает постоянное положение. Выбор позиционера и вращателя осуществляется аналогично выбору манипулятора. Наиболее универсальными являются манипуляторы, которые могут выполнять все функции позиционеров и вращателей. Но манипулятор – это сложное и дорогое устройство, поэтому, по возможности, он заменяется на вращатель или позиционер.

Для поворота свариваемых изделий применяются кантователи. Двухстоечные кантователи являются наиболее универсальными, простыми по конструкции, компактными и требуют меньшую мощность привода, поскольку поворот изделия происходит вокруг продольной оси, проходящей вблизи от центра тяжести. Челночные кантователи обеспечивают не только поворот изделий и установку их в удобное для сварки положение, но также и транспортировку изделий с одного рабочего места на другое. Цепной кантователь, состоящий из нескольких стоек с укрепленными на них звездочками, на которые надеты цепи, очень прост и не требует крепления изделий. Но применение таких кантователей при автоматической сварке нежелательно, так как после кантовки изделие трудно зафиксировать и установить параллельно оси движущегося сварочного автомата. Цепные кантователи применяются для сварки крупногабаритных конструкций, в основном балок. В рычажных кантователях поворот свариваемого изделия осуществляется с помощью рычагов, приводимых в действие от цилиндров. Кантовка осуществляется в любую сторону, при этом обеспечивается параллельность сварного шва оси автомата. Выбор кантователей осуществляется в зависимости от грузоподъемности свариваемого изделия.

Роликовые стенды состоят из унифицированных узлов приводных и холостых роликоопор и приводов. Применение этих узлов в различных сочетаниях позволяет монтировать в производственных условиях стенды для изделий различной массы и размеров.

Радиальная нагрузка на одну опору определяется по формуле

Расстояние А между роликоопорами по ширине стенда определяется в зависимости от диаметра изделия таким образом, чтобы центральный угол

составлял 45 – 115^о (рис.2). Рассчитанная величина не должна превышать наибольшую допустимую радиальную нагрузку на роликоопору. По допустимой нагрузке на одну опору определяется число опор роликового стенда.

Рисунок2.2 - Схема распределения нагрузок в роликовом стенде

Крепление свариваемых изделий на манипуляторах, позиционерах, вращателях и кантователях осуществляется с помощью крепежных приспособлений, к которым относятся самоцентрирующие устройства и патроны, переставные кулачки, прихваты и т.д.

Отчет по лабораторным и практическим работам

по дисциплине: «Производство сварных конструкций»

Изучение методики снятия остаточных напряжений

низкочастотной вибрационной обработкой………………..3

робота для контактной варки……….………………………8

Поперечные и продольные укорочения при сварке………..16

роботизированной сварки…………………………………. 19

оборудования……………………………………………..…..24

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: