автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка и внедрение методов борьбы с деформациями при сварке крупногабаритных решетчатых сварных узлов с короткими швами

ДонскоП ГосударственинА Технический Университет

УДК 621.791.019:539.374(04)

СОСЬЯННИКОВ ВЛАДЫиНР АЛЕКСАНДРОВИЧ

РАЗРАБОТКА II ВНЕДРЕНИЕ ИЕТОДОВ БОРЬБУ С ДЕ00РЕ1АЩШН ПРИ СВАРКЕ КРУПН0ГАБАРНТ1ШХ РЕВЕТЧАТИХ СВАРНЫХ УЗЛОВ С КОРОТКИМИ ИООШ(

(05.03.00. - Технология н напшш сварочного производства).

На правах рукописи

Автореферат

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов - на - Дону 1394

Работа выполнена о Донском ордена Трудового Красного Знамени Государственном Техническом Университете

Научный руководитель -

Научный консультант Официальные оппоненты -

член - корр. НА РФ, доктор технических наук, профессор, Лукьянов В.Ф. кандидат технических наук, профессор, Лвдмирский В.Г. кандидат технических наук, доцент. Бип С.В. академик ВТ РФ. доктор технических наук, профессор. Двргеров Н.Г.

Ведущее предприятие - РостНИНТЫ

Завита состоится " <£**§3£Я 1995 г. в _:№.._ час. на заседании специализированного совета по присуоденна ученой степени кандидата технических наук К.063.2?.01 в Донском Государственной Техническое Университете, корпус 1, ауд. 252.

С диссертацией вокно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзыв о реферате, запереницй печатъе проспи направить по адресу: 344008.Г.Ростов-на-Дону,ГСП-8, пл.Гагарина.1, ДГТЗ.

Автореферат разослан 1994 г.

Учений секретарь специализированного совета

Л.М.ШШИН

ОБЦЙЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТУ. Сварочное деформации и напрагення -сапный фактор, определявший совераенство фора и размеров сварных конструкций ¡1 существенно влнявциЛ на технологичность ее изготовления. Ниенно позтоау зксперикентальнону и теоретической) исследования процессов образованна сварочных дефорааций, а такзе оценке их влияния на точность элеаентов сварных конструкций а научной литературе уделено больпое вшшанке.

Бояьзой вклад в развитие теории и практики внесла работа Г.А. Николаева, В.Л. Винокурова, И.О. Окерблоиа, К.И. Гатовского, С.А. Куркина, Л.Г.Григорьанца, D.H. Нахненко, B.C. Игнатьевой, И.П. Байковой, О.И. Стеклова, B.U. Сагалевича, С.А. Кузьшшова, В.В. Зипа и других исследователей. Значительнее успехи в области теоретических и практических исследований сварочннх напряяенНй н дефорааций, в которых главный образов делается упор на вопроси точности изделий при сварке, связали с иаенааи A.A. Казианрова, П.И. Лобанова, A.A. Недосеки, ЭЛ. Павловского, H.H. Чертова, H.H. Зданова, 3,Н. Anderson , Й. Stanhope, Е. ürlkaua и других ученых. Однако вопроси точности крупногабаритных репетчатых конструкций иалой аестиости с короткий?! евани, различно ориентированный» в пространство из мавлн своего реаениа в сузествупэдх исследованиях, а заяоноаерноста влияния основных конструктивно-технологических параметров {длина и толцини. сварного соединения, несткости конструктшшх элеаентов и виеанего закрепления) на величину поперечной усадки освежены недостаточно полно, что затрудняет опткказацна технологии изготовления сварной конструкции с цольп повцаениа ее точности.

Высокая трудоемкость изготовления ряда сварных излов сальхозказин, . обусловленная нврбходкаостыз исправления дефораацкй, определили актуальность проведения исследований, направленных на изучение ыехашша образования поперечных дефорааций коротких ззов, разработку иетодои их расчатэ а нероприаткй, обеспечивапдих точность изготовления слзглах реветчатня пространственных конструкций. Peneime данной пробдез особенно вавно для конструкций сельхозкашш, где нередко требования высокой точности не подкреплена соответствувцей технологией изготовления.

Целью данного исследовании является: на основании выявления закономерностей образования поперечной усадки коротких явов разработать и внедрить методы обеспечения точности изготовления решетчатых конструкций (на примере каркаса подбарабанья молотильного агрегата комбайна семейства "Дон").

На основании анализа состояния данной предметной области сформулированы следувцие задачи:

1. Выявить закономерности образования сварочных деформаций при сварке коротких мвов.

2. Выявить закономерности влияния напрявенного состояния металла, окружавшего короткие ввы на кинетику развития сварочных деформаций при воздействии активной растягивавюА силы во время сварки.

3. Изучить влияние местности технологической оснастки лрн сварке в закрепленном состоянии на кинетику поперечной усадки.

4. Разработать технологические рекомендации и исходные требования для проектирования роботизированного комплекса.

5. Оценить эффективность разработанных методов повыаения точности сварная узлов при изготовлении изделий в заводских условиях при массовом производстве.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основании проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований установлены закономерности поперечной усадки коротких ввов при сварке в напряженном состоянии под действием изгибавшего мовента в плоскости сварного мва. заклвчавцисся с следующем:

- в взах, длина которых иеньве еиршш пластики, поперечная усадка распределена неравномерно одоль вва;

- наибольшая величина и знак поперечной усадки зависят от погокаей гиерпш, изгкбаскего момента и относительной длина вва;

- пгпразление сварки существенно влияет «га какешальное знгчеялз в характер распределения поперечной усадки: при сварке от крав к центру пластины наблвдается больеая неравиоиерность распределений, чек при сварке в обратно!: направлении:

- при наплавке валика на боковув г.акерхность кривого бруса существует такой ревим силового воздействия, когда кзкензнне погонкой анергии в сироких пределах не влияет на сувиарпув дефорйацгш от нескольких ввов.

Установление закономерности позволили найти новое ревение

2

актуальной задачи повысениа точности крупногабаритных реветчатых цзлов сельхозаапии с короткими вванн, которое вгиззчает:

- иодель образованна п развития деформаций изгиба поперечного сечениа пластины при наплавке коротких поперечных пвов;

-расчетный иетод прогнозирования остаточних деформаций изгиба пояосй'в зависимости от величины изгибавшего моиента, погонной ¿нёргни; и практически реализозать результат исследования при разработке роботизированного комплекса сварки каркаса подбарабаньа йолотилышго агрегата коибайна иДон-1500".

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ I! РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБ0Т11

Работа выполнялась в соответствии с планов научно -исследовательских работ ДГТН.

На основании проведенных исследований разработана и внедрена на УрЕпннснои заводе "Сельяозмая" технология сборки н сварки каркаса подбарабаньа РСН 10.01.19.010А, обеспечизаззая уненьнение деформаций, стабилизация размеров после сварки. Спроектировано, изготовлена и испытаны: приспособления для сборки и сварки. '

Разработан и создан роботизированный комплекс сварка каркаса подбарабаньа коибайна "Дои - 1500м и внедрен да заводе "Уропинсксельнаи".

АПРОБАЦИЯ РАБОТУ. Основные результату работы докладывались:

- на республиканской научна-тегдаческой .конференция "Нетоды повыяения точности нзготовлещде сварных конструкций", Киев, сентябрь 1986 г.

на мепдународной наунир-техннческой конференции "Коиплскснаа автоматизация и робоэдедцна производства сварных конструкций", Киев, нарт 1992 г.

на иевдународной на*щф-технической конференция "Современные проблемы сварочной д?!^ и техника". Ростов - на -Дону, сентабрь 1993 г.

. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введениа, трех глав, обцих выводов по работе, списка литературы, вклвчавр.его 132 наименования и прилояення, содерзацего акты

3

внедрения результатов исследований. Работа изловена на 129 страницах текста с 81 рисункаии и 9 таблицани.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЕАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теки.Рост габаритов сельскохозяйственных вавин, интенсификация технологических процессов переработки продуктов сопрововдается повывениеи требований точности сварных конструкций. Ревение совревенных проблей повнвення точности сварных конструкций тесно связано с необходивостьо регулировании напрявенно-дефорвированного состояние, создаваевого термические циклон сварки плавлениев.

В первой главе дай анализ исследований в рассматриваемой проблемной области.

Рассматривается функциональное назначение и составнве части крупногабаритных раиных реяетчатых конструкция. Выявлено, что характерной особенностью рассватрнваеии:: конструкций является наличие большого числа сварных ввов относительно небольвой' длины и запинавших часть поперечного сечения детали. Например, в каркасе подбарабаньа комбайна "Дон-1500" (рис.1), представлявшие собой пространственнув резетчатув конструкции, насчитывается 284 вва общей протявенностьп 10,9 и .средняя длина одного вва составляет 38 кн. Большинство сварных евов расскатриваешгх конструкций (тнпкчиае представители: главная ра*а, каркас подбарабанья коибайнов семейства "Дон") сиецеки относительно центров тяесстн, поперечна?, усадка кз-за салой частности этих конструкций приводит к их изгибу и угловатости, нараъепйв их точности .

Во второй параграфе проводится оценка совреиенннх кетодов борьби со сварочныви дефорвацияви. Наблюдения к исследования показиваст, что на остаточные дефориацшз оказиваит существенное влиянье конструктивнне к технологические факторы, прк этой в большинстве случаев на стадкк производства управление величина»! остаточнык дефоркаций воэаосио только за счет последних. В настоящее вреия известна цетоды предотврацек;:я и уиеньвения сварочшзг капрянеккй п деформаций, пркаепенно которых позволяет получить определенней асс-скт при изготовлении конструкций. Вцесто с теи, б технологический процесс производства многих изделий ягаходитсь вводить донолшпольике словние и трудоемкие

4

операции правки, виделяя их как отдельный этап изготовления конструкции. Совмещение в сборочно-сварочннх агрегатах устройств для предварительного упругого дефориирования свапиваезих злеаентов с аппаратурой для автоматической сварка является перспгктнвшш направлением создания оборудования для сварки конструкций с киннзальныии остаточшми десоркацкяаи. К совалешш, в проведенной анализе крайне нало сведений о закономерностях образованна дефориаций при сзарке с короткишг вваии, т.е. соединений. характерных для констру:;'.пЗ селы.озаазин.

5 третьем параграфе анализируется современное состояние исследований поперечной усадки при сварке коротких ивоа. 3 реальных условиях поперечная усадка, как правило, кеньзз теоретически возиояной. Поперечной усадке иогут препятствовать более холодине участки окрузапщего металла, как по толцкнз, так н по длине пластики, а, такзе, различные конструктивные зяечекти н внеонне закрепления. В этой связи вполне понятно, что длина сварного соединения долина влиять на величину поперечной усадки. Однако, закономерности изучена недостаточно. Причеи мнения различных автороз противоречива. Очевидно, что различия а суждениях явлаптся следствии того, что вопросаи азханкзча образованна поперечной усадки коротких звав уделялось Недостаточно внимания. До сих пор пет общепринятого определенна коротких ивов, не соорвулирована ограниченна к область определения применительно г? короткий >звза для сельхозбанки. На основании литературнкх данник внеказано предподог.енпе, что путей регулирования напрягенного состояние вокруг иорзтиого с«а новиэ эффективно бороться с остаточными дефоркацияш!. Сфоргщлщзозанз задачи исследования.

Зо втироЛ гяавз проводится исследование демаркаций поперечной усадки коротких зпов.

2 первой параграфа описквзбтся цвтодичзекмо аспекта экспериментального исследования евзрочних деформаций каркаса подбарабаньа, при этап исслад^'птся -каа локалыше дееоргаци::, протекас-не вблизи саарного соединения, так и персае^етш в элементе в • целои, нскагзЕг.нз его первоначальную форку. Исследования проводил!! с настолько этапов. На перзом этапе бала постаолегга цегь вкзвять характер дсфорнацаЗ и изигнения разнероз подбарабаньа в целом. Из второй этапа - ваявнть закономерности

деформаций боковина при приварке планок короткий» вваан. На третьей этапе - выявить закономерности развития деформаций поперечной усадки при сварке короткими вваии. И на последней этапе преследовали цель выявить закономерности образования поперечной усадки при воздействии растягивавшей сили о процессе выполнения пва.

Во втором параграфе проводится анализ причин, вызывавших остаточные деформации каркаса подбарабанья.

Исследование остаточных деформаций каркаса подбарабанья комбайна "Дон-1500" (ркс. 1) показало, что иаибольвие величины н наиболее трудно устраниаое искавение геометрической форыц каркаса обусловлено, главной образок, деформациями поперечной усадки в зонаа сварных пвов.крепяцнг набор планок (1) п боковнкан (2). Деформации, протекапцне в них, не цогут существенно повлиять па геоаетриа конструкции.полученную поело ее сборки.

Анализ известна;: способов борьба со сварочшааз дефореациявн, а такие практический опит не дали полоентелышх результатов по уаеньвенна поперечной усадки сварных своп, располовешшх на боковине каркаса подбарабанья.

В третьем параграфе описана -экспериментальная установка, иетодика проведения исследований, предстазлена паракетра решшоз используеиых при сварке.

В четвертой параграфе представлены результаты исследований деформаций, вызванных сваркой коротких свои.

В качестве объекта исследования использовали подели в езде полоси акрнной 35 им, толщиной 7 си с поперечный Евой. сиезеннии г. одному из краев пластины (рис. 2). Нетодов трепанация изучала распределение поперечной усадки бдодь вва и деформации изгиба пластины в ее плоскости.

Наиболее ванный результатов представленных визе экспериментов является то, что в отличав от распределения поперечной усадки длинных ввов, когда вдоль всего вва поперечное сокращение имеет одинаковуз величину, для короткая ивоо. занимавших часть поперечного сечения пласт8пш. характерно неравномерное распределение поперечного сокращения вдоль вва.

В тех случаях, когда длина валика веньве иирина пластины, на которуи он наплавлен, величина поперечной усадки уиеньвается от края пластины приблизительно по линейному закону (рнс.З).

б

Причеа аарактер этой зависимости несущественно зависит от направленна сварки, т.е. от крал к середине иди наоборот (крквие 2,3 п 1,4 соответственно).

По вере увеличении относительной длини вва возрастает иаксияальное значение поперечной усадки. Характер ее изменения вдоль ава остается некзаенныа до тех пор, пока относительная длина Ева ненее 00% зирнни пластики. после чего усадка становится равномерной вдоль всего пза (кривая 5).

Неравномерный характер распределения дефсрвацкй, вероятно, связан не только с тем. что воа ниезт аалуа протяпекность, но такзе и с тса, что пкрнна пластины соизмерима с размеров изотерма ООО С, т.е. с размером зона, в которой предел текучести близок и пула. Высказана гипотеза, согласно которой для анализа остаточная деформаций в данной случае более приемлема схеиа образования угловых деформаций при наплавке валика на поверхность.

Представка себе, что пластина, на которой проподатса иссяедованиа, является тенплетоа, вирезашши двумя поперечника сеченняаи из более толстой пластшш, томима которой равна оирине асследуеаой - 95 ки, а изотерма ООО С представляет собой зону проплавлекка (рис. 4). Если принять такуэ аиалогка, то увеличение длини пва иоаио отоздествить с увеличением глубина проплавлениа при наплавке валика на поверхность. При зтоа. как известно, угловая деформация долена кззензться по кривой с иакенвуаоа. Обачно, если глубина проплавления превиаает половину толщина сечения, то дальнейзий рост глубины ведет к уиеньсення угловой деформации. Качественно такая ае закономерность наблвдается при увеличении длину зва. Угод наклона кризах распределения поперечной усадки растет с увеличение« длини гва от 30 до 00 ни н становится равнин нуля при глубине пропяавления приблизительно равной виркие пластики.

Известно, что при образовании углоокх деформаций величина поперечного сокращения изменяется по толцнне образца по линайноау закону. Принятая аналогия позволяет в дальнейзе» для приблизительных расчетов использовать ляиойнкй закон распределения поперечних сокращений при сварке короткий квов.

Построенная па основания изучения закономерностей образованна поперечного сокразсшш при сварке коротких зпов йатеазтическаа нодель поззолеэт по результатам зкеперннентез па

7

образцах произвести расчет переведения базовых точек боковинн подбарабанья для любого заданного числа ивов и их расположения.

Модель, однако, в реальных условиях промышленного производства позволяет реиить линь одну проблему - знание вероятной величины искажения конструкции. Проблеиа «е получения сварной конструкции с точностью, удовлетворяющей требованияы чертежа, остается нереженной.

Учитывая эаконоиерности распределения поперечной усадки вдоль коротких швов, а также конструктивные особенности их расположения, наиболее реальный путей режения может быть перераспределение остаточных перемещений вдоль жва, которые можно осуществить силовым воздействием.

В пятой параграфе приводятся результаты исследования эаконоиерности образования поперечной усадки сварных жвов при воздействии растягивающих усилий. В качестве обраэца-ииитатора использовали конструкцию, представленную на рис. 2 . при этой один из краев закрепляли, а к другому прикладывали активное усилие. С целью изучения влияния на распределение поперечной усадки вдоль жва активной нагрузки Рак = 3.0 кЯ. 7,0 кН, 10,0 кН была проведена серия зксперкжентов, результаты которых представлены на рнс. 5. Для сравнения на этой же рисунке пржведено распределение поперечной усадки вдоль жва при сварке без приложения нагрузки (кривая 4). Рассматривая этот график, нетрудно заметить следующую особенность в изменении величини поперечного распределения вдоль жва. сваренного с применением активного усилия: происходит пластический поворот сечения вокруг некоторой точки, который обусловлен различный напряженный состоянжеи вдоль жвов.

Особый интерес представляет распределение поперечных перемещений вдоль жвов в результате изиенения относительной длины и направления выполнения сварки. Для наглядности расснотрш рис. 6, на которой нанесены аппроксиыированние экспериментальные результаты как для ывов, сваренныхбез нагрузки длиной 30 на, 60 ни и на вен жирину пластины, так с нагрузкой Рак = 7,0 кН для этих же дяин.Мохио видеть, что при сварке в свободной состояния (кривые 1,2,3) с увеличениеи длины жва от 30 им до 60 им возрастает величина иакоижальногр значения усадки я угол наклона пряной, характеризующей изменение поперечной усадки по толщине. Естественно предположить, что

наклон правой отравает поворот сечения после сварки и, следовательно, характеризует цгловца деформация после сварки. Прц дальнейшей увеличении длины вва от 60 до 95иа максимальное значение усадки не изменяется, но существенно кенаетса характер распределения поперечной деформации вдоль йва: прямая 3 расподоиеиа практически параллельно оси вва.

Судя по наклону кривых 1. 2, 3 к оси абсцисс, воано заклсчить. что при сварке о свободно» состоянии (без прилозеныя изгибардего момента) с ростов длины вва угловая дефергацна изменяется по кривой с ваксимуиом. В отличие от этого, при сварке э условиях действия изгибавшего момента с ростов даны вва угловая деформация монотонно возрастает (наклон кривцх 4, 5, 6 возрастает соответственно длине вва). Однако, обращает па себа внимание тот факт, что изменение наклона кризах в данкоа случаз определяется увеличением деформаций сокращения в зоне действия напрявений сватмя от момента. В растянутой зоне сечения боковпни (о начале вва) величина усадки близка и цуяз. Эксперимента показываот, что характер распределения поперечной исядкк П.ЮЛ1» вва зависит от направления сварки (риг. 7). Так, если сварка начинается в зоне действия свимасзих напрявений и заканчивается на растянут»» волокнах (кривая 1), то величина максимальных деформаций и угол поворота сечения больяе, чза при сварке в обратном направлении (кривая 2). Очевидно, что эти разгачЕШ хорово объясняется кинетикой деооркирования кеталда впереди и га дугой.

Рассмотренные результата показизапт, что под дейстэяеа впеянего активного усилия, прнлоаенного к боковине, при соарке происходит пластический поворот сеченая, а результате которого волокна, располозенкые в области растззеиия, обусловленного приловенниы аэиентои, претерпевапт дефорцации удлиненна, а волокна, располовенние в области иапряввнмА сзатия» пзаучапт дополнительную деформации сокращения. Несомненно. зе§еят воздействия вкевней силы зависит от;величшш, эксцентриситета се приловениз и протавенности вва.

Так как боковина каркаса подбарабанья прэдставлает собой кривой брус, величина нзгибагзего иокента, дейстоувчего а зоне вва, будет зависеть от местополозскиа вва. На осйор® экспериментальных данных распределения поперечной усадки вдоль заа • была подучена катеаатическая модель, связыватщая угол

9

поворота сечения и нэгибавций домеит:

J> = 10"*KI<*Q*(0.5B*10'*II3' + 2,4*10 *И - 3.6). (1) где: ; Q - коэффициенты, определяется вырааенияви:

_ Í10,895*(l/B>' при И 0; (2)

L" (4*{(1/В) - (1/В)'> при И = 0: (3)

1 - длина ЕваДми]; В - ширина пластины, (ми!; Q = 10 *q*(2,94*i0"3qft+ 5,3); (4)

q - погонная энергия сваркк, [Д«/си1: И - иоиент от силы Ракт. [кНЗ и равен произведении величины активной силы на величину расстояния h (cal от линии действия силы до центра тяаести сечения бва:

U = Ракт. * h. 1кН«см]. (5)

Результаты реализованной математической кодели с помоцьв ПЭВМ представлены на рис. 8 в виде графиков изменения вещеитрового расстояния 910 (базовых точек) в зависимости от погонной энергии сварки и прикладываемого активного усилия.

Как видно из рис. В, при активной усилии в пределах 7,3 -8,4 кН величина изменения базовых точек (¡ало зависит от погонной энергии и указывает на наличие некоторого равновесного состояния. Однако, если длина свариваемых евов изменяется, то изменяется и угол поворота сечения (рис. 6). Таким образоы, случайные колебания длины вва могут повлиять на точность получения базового размера 910-0.? им, прнчеи в случае сварки с растявсниеа роль случайных колебаний длины вва значительно возрастает.

При ручной дуговой сварке каркаса подбарабанья в производственных условиях этот параметр стабилизировать практически не удается. Кроме того, наблвдения показали, что в производственная условиях нередко сварчик, не обращая внимания на конструкции.изменяет направление сварки отдельных овов, прнчеи эти изменения носят случайный характер. В результате этого в экспериментах, выполненных в производственных условиях, наблЕдаится значительные по величине колебания базового размера.Такиа образом, подводя итог, следует заметить, что результаты проведенных экспериментов подтвердили теоретические предпосылки о возможности регулирования поперечного сокращения при сварке с растяаением и расчетная модель -достаточно точно прогнозирует величину остаточного поперечного сокращения. Вместе с теи, они такве показали, что при использовании ручной дуговой

10

сварка в производственных условиях не представляется возыовныа обеспечить заданный диапазон предельных отклонений.

Проблема получения минимальных отклонений базового развера новет быть ревена следущиа образоа.

Во-первых, необходиао обеспечить постоянство величины активного усилия во вреая всего цикла сварки. Эта цель повет быть достигнута применением снловозбуднтедя, обладавшего достаточной податливосты).

Во-вторых, стабилизировать резаны сварки и величины длин наплавляемых ввов. Последнее возаовно только с прнаененкеа автоматизированной сварки. Учитывая насыценность каркаса подбарабаиья сварнаан ввааи и их словиое пространственное располовеине, вовно считать, что создание роботизированного ыодуля явится одни» из основных условий получения достаточно точной конструкции каркаса подбарабанья. В связи с эткн заклочнтельигш этапом данного исследования явилась разработка и внедрение роботизированного комплекса для сварки каркаса подбарабанья.

Третья глава посвацека проаывлешюву использования результатов исследования.

Результаты измерений радиальных перемещений планок по всей цилиндрической поверхности каркаса подбарабанья показали, что центральная часть цилиндрической поверхности приблизилась к центру, в то вреая. как крайние планки удалились от него.

Как показали результаты расчета по предловенноА подели, это является результатов неодинакового воздействия растягивавшего усилия на поперечине переаецення при сварке планок, располоаешшх на различных участках боковины каркаса подбарабанья. На участках, близко расположенных от середины боковины, после сэарки преобладает удлинение, на остальных -сокращение. В результате этого полученная при сборке правильная цилиндрическая форма после сварки исказается. Предловено для борьбы с этиан искавеннаан корректировать г.огопения планок при сборке. С этой цельа в сборочной приспособлении предуснотренн регулировав упора. Требуеааа величина корректировка пханок вовет быть получена расчетный путей с использование!! водели.

На основе проведенных исследований остаточных сварочных дефоркаций каркаса подбарабаиья и опыта изготовления в

производственных услоэиах с кспользованиеи предложенного способа

И

устранения остаточннх сварочная деформаций, бала разработана я успешно внедрена технология получения узла с необходимой точность! на Урвшшскои заводе "Сельхозвам".

За время проведения внедрения, бы проведен выборочный статистический анализ точности 17-тн нтук каркасов подбарабанья. Обработка результатов замеров показала, что выборочное среднее для кеяцентрового расстояния после сварки составило 903,821 ва, выборочная дисперсия - 0,6618 мм* а сведение - -0,179 мм, Общее количество подбарабаний. требуящих рихтовки было 11,7 Z. Как видно, результат« вполне удовлетворительные .

Позднее бил проведен повторный выборочный статистический анализ точности партии 50 втук каркасов подбарабанья, ВШДОенных в кассовом производстве Урвпинскии /заводом "Сельхознап". Исследованиями било установлено, что в результате постоянные колебаний сварочного тока, обусловленного применением на заводе многопостовой системы пятайил, tí несоблядение постоянства скорости сварки, выборочное среднее ДЛЯ иеецеитрового расстояния составило 909,848 wt. средйв-Кйггдрятнчесйов отклонение - 0,848 elrf* смещение било равно - -0,354 ей. Общее количество подбарабаннй,требуящих рихтовки - 21,82. Такие образов, разброс геометрических: параметров каркаса подбарабанья находится в пряной эавнсимостн от стабильности технологических параметров процесса изготовления. ..

Результаты нзиерений радиальнмх перемещений планок по всей цилиндрической поверхности каркаса подбарабанья показали, что центральная часть цилиндрической поверхности приблизилась i центру, в то время, как крайние планки удалились от него.

Во второй я третьем параграфах рассмотрены принципе построения роботязированного комплекса я проблемы, с которыми приелось столкнуться при его разработке я внедрении. Проаналнзмровани причини, обуславливаищие неточность позиционирования каркаса подбарабанья относительно неадаптивного сварочного робота. Показано, что решением данной проблем« мощат бить только введение дополнительных приемов, сиягчаящих требования к точности позиционирования, таких, например, как применение поперечник колебаний электрода. Крои« того, потребовалась модернизация сборочного * приспособления, обеспечивающая стабилизация в пространстве месюполояення тавровых соединений 17 планок к 6 ребер, изменили порядок

12

сборга-прнхзатиа каркаса подбарабанья й порядок сварка узяой реаоткя.

В четвертой параграфе представлена обцая сяеиа разработанного роботизированного коиплекса сварка каркаса подбарабанья. В его состав входят: сборочное приспособление, сварочний иаиипулятор, два сварочных неадаптивнах робота оирва "Кука" 111-161/15. Представлена конструкция нанипулятора, которая позволяет сваривать два каркаса подбарабанья одновременно.

В пятой параграфе описана последовательность проведения отладки роботизированного кокплекса. В годе проведения а.'гепериаенталыих исследований, во-первая, провели оценку точности позиционирования вест сварки с учетов оаибок, накоплениях при сборке подбарабанвй, установил его па еашшулятор, точности переведения рава манипулятора, во-вторах, оценили изменение пространственного полопеняя пест сварки в розультато тевпературнах деоореацай каркаса подбарабанья. 3 результате проведениях исследований удалось добиться еиияпальимх отклонений иестополояешш планок, обусловленная вреиенгшаи п остаточкюга десорпацяяаа.

В езстоа параграфе представлена результата сравнительного статистического анализа точности каркасов подбарабанья. изготовлениях ручной дуговой сваркой (кривая 2) и с прваеиеняеа роботизированного яоиплекеа (кривая 1) (рис.9). Как видно из рис.9, налицо повиявияо точности пзготозлеиаа изделия роботазарованниавопплексоа сварка.4

Крове требований к допустпаоад отклонения невцентрового расстояния 910-0,7 ва, по условия» работ» каркаса подбарабанья предъявляется требования к точности цилиндрической поверхности, образуемой планкаии.Как показали взаерениа, отклонения крайних плавок, ответственная за качество обмолота, в больпинстве своей не выходят за поле допуска (не более 1,0аа). На среднеа участке планки (или отдельные их части) сиеденн а цзнтрд, однако з' допустимых пределах. По технологии после сварка каркаса подбарабанья предусмотрена стровка планок на строгальной станке для получения правильной цилиндрической поверхности. В результате опедреная роботизированного коаплекса появилась возмоаность значительно, более чен в пять раз, снизить объев строгальннх работ. Так статистический анализ показывает, что при роботизированной сварке объеа металла,уходящего в струвку в

Рмс.1. Каркас подбарабаиья комбайна "Дон-1900' 1.Бланки. ¿.Боковина. З.Бонкв. 4.Ребра.

• £0

г?5

Рис.2. Образец для испытаний

о

-0,03 -О,(о

А )о

15 35 %' • ' в ; : 4 1 . ч

К • » А

9 • О 1

1

X \

п 1 Л

й Г " * ;—

тг % . ! * : 0 > * ' * " : * Л

туи

Рас.3.Распре дсяетг поперечной усадка вдоль ввоз разггспой протязештсти. 1 .-от середина к прая,1=30га: 2.-от краа к середгше.ЬЗОеа: З.-от края к середине,!

4.-от середшш и краа.ЬбОгга; 5.-от края до края.

1 "Л^мЭ»

у емни есЛоодек

Рис.4. Схека к объасненнз неханнзаа образования деОорааций.

Ц0&

о!

•ей

-(¡зг

-.1 -1

° 1 £ п ' ■ 1 '

¿Г1 »1 и., 70 о С 2 1 Л { ь Лй

А- 0 о"' ^ 8 01 а 0

/ о О Г •

• £

В тгаси

го

со

Iо

Рис.5.Остаточная деформация (двойной »о|>).Ч=5000Д«/са. !.Активное усиме,Р=10,0кН. 2.Активное усмие.Р= ?.0кН. 3.Активное усилие,Р= З.ОКН. 4.Активное усилие,Р= 0.

11 1

\ ^ л -с.

> "л7" щ

£ V"

3 Г Л \

/ \

\ \

А

Рес.6.Стилизованны* график распределения поперечной усадки ивов.сваренных в свободном состоянийсплоиине линии) и под нагрузкой пунктирные линии). 1,2.3-в свободной состоянии; 4.5.5-под нагрузкой Ракт. =7,0кН; 1,4 - ЬЗОии; 2.5 - 1=6о««д; З.В ^ 1=90мй.

/б

Рне. 7. СтплззосаппаЛ грз^зя ргсрр?Д2£2£2я сзгтгре'ст;3 усадка своз, свгретпз под ггггрдззсз í !=00-з.ргаягазз паправяепзе сварка. 1.-пзчал9 сза в сгатсЯ зсяэ; 2. -пачаго сза о растсндтоА эовг.

Ряс.8.Грг$га пзненгиаз базового расстош=а 310*0.?ка в завясиаостн от погояноа ггэргга п езтЕЗЕгго цгогзз (результата расчета). 1.-Рахт.= СкЗ: 4.-Разт.= Э.СчЯ; 2.-Рант.=3,0аН;5.-Раат.= 0.4зй; 3.-Разт.=7ССзЯ:0.-Реат. =!0,0кН.

■■i QCÔ 0С6 oo¿

УХ '

—

ríO-,

V, -12 -08 "' -0.Í, О л 0,4 08 f¿ -Ç?. . . |. <0.7 .

Ркс.9.Распределение плотности вероятности отклонений базового расстошшя от иоеинала 910.

•средней составил 0,304 кг па одян каркас подйзрабаньп. Ло знсдренпз новой технолог:::! з сварноа узле фзриировалп радиус Я = 407ан для получения удовлетворительных результатов строзка, т.е. загиадазаги запас а Заа, что составляло 4.722кг струякя на один паркас подбарабаиья. Такин образов, в результата внедрения повой Тйхиологяа снязается не только величина сострагяваеаого вяталлз, но я слагается трудоеэкость строи,

Подводя птог работа по созерзенствовапкэ технологии сборки л сварка подбарабаиья, воина с уаерекностьз сказать, что предлозсницй технологически процесс, а такие разработанная технологическая оснастка позволяет азготазл.чзать ядркас подбарабаиья с заданной чертезоч точностью без дополнительной яравгп. Параллельно с выполнение:! дгсссртацлошюА работа проводилось внедрение го результатов. Предварптелыше результата созданной технологии били опробована о зкспериаентальиоа производстве опытной партия комбайнов "Дон-1500* в апреле 1305 года па заводе "Ростсегьааз". Обаер изготовленной партия парнасоэ о количестве 70 атуя показал яорааиз результата. 0 Сзпрале 1009 года технология сбор:::: и ручной дуговой сварка с щшаенениеа активного растязенмз бала успешно внедрена на ЙРЕпмнскоя зазодз "Сельхозааз". 3 результате дальнейаах «следований бал создан п успезно внедрен на той пе заводе в озгусте 1991года роботнэирооанивЯ содуль сборки н сварка каркаса подбарабаиья с прпазнеииеа активного, растпзеиг.з с применение* актязного растязеииз с мспольэоваипса неадапткзяих - сварочных роботов спрмн "Кука". В настсзззе среаэ роботизированный комплекс находится з гкспдуатацк:т.

0БЩ1Е ВИЗ0Ди !1 РЕЗУЛЬТАТУ

1. При сварке слогиах пространственных резетчатнз зопструпцяЯ типа каркаса подбарабаиья зерноуборочного коабайна "¿104-1500" основное нсиавенпз геометрической Сореы обусловлена лефорсациазк поперечной усадки э зонах спорная ззоэ. крепящих ¡забор плане« к боковяназ. Леоорхации . протекаете з остальных евзрннх соединениях. при оптимальной последовательности наложения своз несущественно злнззт на геоаетриз конструкции.

2. Установлена эаконоаерностн поперечной усадки коротких :згз при сварке з напрязенноа состояния под действием

79

кзгвблвцего вовента в плоскости сварного вва, заклвчавцаяся з следугвеи:

- в ивах, длкна которих веньве вкрини пластин!!, поперечная усадка распределена неравномерно вдоль вва;

- наибольвая величина и знак поперечной усадки зависит от погонной энергии, изгнбаваего почета и относительное длшш ева;

- направленна сварки сумеетвечно влияет на ваксиыалыша значение и характер распределения поперечной усадки: при сварке от края к центру пластики наблвдается больвая неравномерность распределения, чей при сварке в обратной направлении.

3. Установлено, что в результате приложения изгибавцего вовента к боковине при наловении сварного ева происходит пластический поворот сечекг.я, при этой часть вва, располовенная в зоне гперы растявення, испытывает поперечные де©орвацип удлинения, а часть вва, находящаяся в зоне апары сватия, получает дополнительно поперечные деформации сватия. Эффект воздействия зависит от относительной протяженности сва к погонной анергии при сварке.

4. Применение ветода растявения свариваемых кровок в процессе сварки для каркаса подбарабанья обеспечивает получение необходимой точности конструкции в соответствии с требованиями чертева, при атом однив из основных условий получения половитедыюго аффекта является обеспечение постоянства пршюаеиного вовента в плоскости вва во вревя сварки. В ток случаях, когда по технологические или конструктивный особенностям поддерживать вовент постоянней не удается, возникает существенные отклонения рабочей поверхности каркаса подбарабанья от правильной цилиндрической оорвы. Профиль цилиндрической поверхности каркаса подбарабанья. изменявшийся иод воздействием прикладываемого активного вовента. новет бить откорректирован с повоцьи регулируемых опор сборочного приспособления.

5. Анализ результатов экспериментов и численных результатов расчета изменения иевцентрового расстояния боковины каркаса подбарабанья показывает, что случайные колебания ревнва сварки и длины наплавляевах ввов вогут существенно ; влиять на точность получения размера 910 0,7ив. причем в случае сварки с растявениев роль случайных колебаний длины вза значительно возрастает.

0. Результата статнстпчзсгсой обработка заиороа каркасов подборабаньев, азготовлгшшх а заводская условиях ручной дуговой сваркоЛ с пряяенеииса активного растззсняя показали, что для уаеньззнпя разброса базовых размеров необйод;шо стабпякзйровать длина нгплгвлгеких ввоз и параметра рггпэа сваркп. Резнть даннуп пробдеиу пс"по только с прииензпяги сварочная роботов.

7. Проведсшше исследования легла в основу разработка роботизированного комплекса пэготозлаияа каркаса подбарабанья зорноубороч:шл кязбаДиов сеаейстза "Дон". Роботизгрспанн^Л комплекс разрсбзташи'Я и »зготоэлешшй с участкея автора успсснз зкспдуаткрузтся на Зрпп;:кскоа заводе "Ссгъхозззп" более 2-п .ют.

3. Виедронле роЗоткзиропаяного козплекса позволило увеличить вапуск кэдслкА. не требувпих последупцей рнятозкя до 31,32 и снизить объев кеягннчссксЯ обработка с 1,7кг до 0,83кг котал»а в ерздкея на каадоа кзделпи.

Основное содсрганйа диссертации опубликовано а сдадусцих работах:

1. Лукьянов В.О., Издкпрскпй О.Г., Сс?ь2ккккоз З.Л. "ЗсТраиеиаз десореаций при сварке каркаса подбарабанья кзнЗг.'на £он-1500". "Пзарочпсв производство", 1999, 3, с.32.

2. Сукьзкои а.0., Сосьсиникоз З.й. "Поперечная усадпа при кгплазке коротких валякоа на узкий полоса и гсрнвнз брцеьз".- 8 сб. Соврсздкжго пробдеки сварочной езукп а техники: Тезиса довзадоа п сообяеяий. иесдунгроднаа кадчно-текнкчеекзя во!г02рс!!ЦЕШ, Рос; оз-гга-Лопд, -! 033. -с. 5?.

3. Иоассвкзп В.П.. Пекин В.П., ЛвдзярсккЗ З.Г., Ссгьйшнжоо З.Д. "Роботнзкрезанизя технология как средство

''езтеватязкроюмгаого контроля геометрическая характеристик спорного спа",- В сб. Лзтсхаггэацшз контроля кпвства в свпшостроежса«. Пезвдзбзсзсв сборник нзучпзя трудов, Роетсз-яа-Яонд,-1259,-с.31-83,

4. Й. С. !377171 С СССР?. "Способ сварта ракянх Еетаяяскенстригя&й п устройство яла его осуществления". йзт. кзвбрзт. 3.0.Лд--;ьп::сз, О.Г.Лвгвпрскяй. Й.В.Содтоэец, 1).Й.Полгп1сппй,' й.Й.Пядкоо, З.Н.Пахкаозкч, О.Й.Варшгоз, Е.З.Игепяо, В.й.Со.; П.З.иушикп. - Засзя. 17.03.00. Н 407604/31 - 27; ОпцЗя. з 5. Д.. 1388, И 8; I' пл. 3 23 И 37/04.

5. й. С. 1553833 (СССР). "Способ язготовлешы разных конструкций". Пгз?. нззбрзт. В.9.Лукьянов, О.Г.Лядккрсккй,

В.В.Солтоввц, В. 6. Cgçmuiuxkob, C.B.Scob, Н.И.Дыигов, В.Л.ЛолянскяЗ. Зшшл. IB.00.88. 0 4462438/31 - 27; Опубл. в В, П., 1990, 11 10; И кя. D 23 К 37/04.