автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Разработка конструктивно-технологических основ изготовления судовых конструкций с применением роботизированного сварочного комплекса

^ ЯіМЕНІ АДМІРАЛА МАКАРОВА

- Ц о№

ГАВРИЛЕНКО ЄВГЕН ДМИТРОВИЧ

УДК 629.5081.4

РОЗРОБКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ )СНОВ ВИГОТОВЛЕННЯ СУДНОВИХ КОНСТРУКЦІЙ 13 .СТОСУВЛШІЯМ РОБОТИЗОВАНОГО ЗВАРЮВАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Спеціальність 05.08.04 “Технологія суднобудування та судноремонту”

• АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

МИКОЛАЇВ-2000

Дисертацією е рукопис.

Робота виконана в Українському державному морському технічному універсітеті імені адмірала Макарова Міністерства освіти і науки України.

Науковий

керівник: - кандидат технічних наук, доцент

■ Драган Станіслав Володимирович,

начальник навчального відділу УДМТУ

Офіційні

опоненти:

- заслужений діяч науки і техніки України,

доктор технічних наук, професор

Рашковський Олександр Саулович,

завідувач кафедри технології суднобудування УДМТУ

Провідна

установа:

Захист відбудеться

- кандидат технічних наук, доцент Герасимович Леонид Михайлович, доцент Херсонського економіко-правового інституту

- Одеська державна морська академія Міністерства освіти і науки України, м. Одеса.

” д&€$Г№*%ооо р. р ¿£3

годині 1

засіданні спеціалізованої вченої ради Д 38.060.01 Українського держави морського технічного університету імені адмірала Макарова за адресою 54025, м. Миколаїв, пр. Героїв Сталінграда, 9.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського держав морського технічного університету імені адмірала Макарова за адресок 54025, м. Миколаїв, пр. Героїв Сталінграда, 9. ,

Автореферат розісланий “ 900 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук, професор

Квасницькиіі

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Вихід продукції суднобудування України на світовий инок обумовив необхідність підвищення технологічного рівня складально-зва-ювального виробництва, у тому числі у відношенні жорсткості вимог до якості еталоконструкцій і зниження трудомісткості корпусних робіт. Виробництво гликих суднових корпусних конструкцій типу об'ємних днищових секцій, яке ірактеризується малою серійністю та багатономенклатурністю, належить до айбільш трудомістських і складних видів суднобудівних робіт. Надзвичайно гсприятливі умови праці в міждонному просторі і дефіцит висококваліфікова-их зварників обумовили доцільність вибору принципово нового засобу автома-ізації зварювального виробництва - роботизованого технологічного комплексу ’ТК) для дугового зварювання об'ємних корпусних конструкцій.

Наявні в науковій літературі дані в основному присвячені проблемі впровад-ення зварювальних роботів у машинобудуванні, де порівняно невеликі ззміри і маса конструкцій дозволяють збирати їх з необхідною точністю і поплювати маніпуляторами.

Значна маса (доІбОт) та габарити (23x11x2м) об’ємних корпусних конс-зукцій великотоннажних суден, що містять у собі велику кількість різно-анітних деталей та вузлів, зумовлюють недостатню для роботизованого зварю-іння точність складання з'єднань і не дозволяють позиціювати секції при зва-ованні. Такі конструкції мають також складну внутрішню структуру та обме-ений простір міждонних відсіків, що обмежує маніпуляції зварювального [струменту.

Тому розробка конструктивно-технологічних рішень для успішного застосу-іння РТК для дугового зварювання об’ємних суцнових корпусних конструкцій умовах автоматизованого виробництва є актуальною проблемою для суднобу-(Тзання. Вирішення цієї проблеми вимагає встановлення рівня технологічності іпових об’ємних секцій в умовах виготовлення із застосуванням РТК для ду-ївого зварювання.

Зв'язок з науковими програмами. Дисертаційна робота включає розробки, іконані відповідно до плану НДР УДМТУ Міністерства освіти і науки України і темою № 11/1165 "Розробка проектно-конструкторських рішень і техно-)гічних основ роботизації зварювання великогабаритних суднокорпусних кон-рукцій" (№ держреєстраціі 01964012388).

Мета роботи та задачі досліджень. Основною метою роботи є удосконален-ї технології виготовлення об’ємних секцій з використанням РТК для дугового ¡арювання.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

розробити комплекс вимог та показників для оцінки рівня технологічності 5’ємних секцій в умовах автоматизованого виробництва;

розробити нові конструктивно-технологічні показники, що визначають при-ітність конфігурації внутрішньосекційних елементів об'ємної секції до робо-ізованого зварювання;

визначити припустимі відхилення лінії сполучення і зазори в з'єднаннях дни-

щових об'ємних секцій для зварювання з використанням РТК та дослідні точність складальних робіт в умовах автоматизованого виробництва;

розробити технологічні рекомендації з адаптації РТК До встановлених відхі день у конструкції, удосконалення методики програмування РТК, вибору ефе тивних зварювальних матеріалів та режимів роботизованого зварювання кут вих швів.

Наукова новизна.

1. Удосконалено метод оцінки технологічності об’ємних суцнокорпусних се цій із висотою рамного набору до 2,5 м стосовно до умов автоматизованого в робництва шляхом введення нових показників, які встановлюють вплив кон трукції вузлів і елементів секції на трудомісткість її формування та зварювані роботизованим способом.

2. Вперше розроблені групи показників для визначення придатності кон трукції внутрішньо секційних модулів об'ємних секцій до автоматизованого в робництва. Сукупна оцінка показників, які враховують розташування та досту ність зварних з’єднань, маніпуляційні можливості РТК, трудоміскість роботиз ваного зварювання дозволяє визначити найбільш сприятливу конструкцію м дуля та технологію виготовлення секції.

3. Встановлені межі зміни припустимих зазорів і відхилень кінця електро, від осі сполучення в таврових з'єднаннях об'ємних секцій при роботизованої зварюванні суцільними і порошковими дротами вертикальних кутових швів розрахунковими товщинами 3,2-7,1 мм. Припустимі зазори, що визначені за р помогою намограми складають 1,0...3,0 мм. Розрахункові значення припуст мих відхилень не повинні перевищувати 1мм.

4. Вперше встановлено, що якісне роботизоване зварювання кутових швії приєднанні набору до полотна секцій забезпечується із використанням суціг них і порошкових дротів за рахунок переносу програм електроконтактними се сорами. У місцях перетинання рамного набору секцій використовується звар вання порошковим дротом та комбінація поточного пошуку швів дугою і nej носу програм сенсорами.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці реко.ш дацій з удосконалення конструкцій об'ємних секцій в умовах автоматизоване виготовлення з застосуванням РТК для дугового зварювання, практичного вга ристання адаптивних систем і методу аналітичного програмування РТК, вибс ефективних зварювальних матеріалів та режимів роботизованого зварюван: застосування раціональних організаційних форм виробництва об’ємних секці апробації отриманих результатів у виробничих умовах.

Впровадження результатів досліджень. Основні результати роботи вико] стані ВАТ суднобудівний завод "Океан" для розробки із застосуванням робо зованого комплексу LIMAT RT 280-6 технологічного процесу виробництва ді щових секцій великотоннажних бадкерів пр. 17005. У результаті впроваджеі розробок трудомісткість виготовлення секцій знижується більш ніж на 1С підвищується якість зварювальних робіт та поліпшуються умови праці.

Розроблена і впроваджена на суднобудівних заводах ВАТ "Океан", ДП "Ч(

з

ехнічна документація на технологію виготовлення із застосуванням зварюван-. я тонкими порошковими дротами днищових секцій балкера пр. 17005 і танке-а пр. 17012.

Рекомендації роботи використані при коригуванні проектної документації нищових секцій балкера пр. 17005 (район циліндричної вставки) під роботизо-ане зварювання на суднобудівному заводі ВАТ "Океан".

Особистий внесок здобувача полягає в науковому обгрунтуванні показників ехнологічності, розробці конструктивно-технологічних показників і методів сньої оцінки для умов автоматизованого виробництва суднових об'ємних екцій із використанням роботизованого зварювання при з'єднанні елементів амного набору. За участю автора виконані експериментальні дослідження з «значення припустимих зазорів і відхилень у таврових з’єднаннях під роботи-зване зварювання вертикальних кутових швів та оцінці точності складання нищових секцій у виробничих умовах.

Аналіз та обгрунтування результатів роботи виконані автором як особисто (З ублікації), так і за участю інших співавторів (9 публікацій).

Основні наукові положення, що виносяться на захист.

1. Додаткові й дороблені показники, а також методи їхнього визначення для цінки технологічності великогабаритних суднових конструкцій стосовно робо-ізаціі дугового зварювання при виготовленні днищових секцій в умовах авто-атизованого виробництва.

2. Закономірності, що встановлюють вплив конструктивного виконання дни-;ошіх секцій на маніпуляційні і програмні функції портального РТК для зварю-тня.

3. Конструктивно-технологічні показники і методи їхньої оцінки, з викорис-інням яких визначається рівень придатності типових внутрішньосекційних одулів об'ємних секцій до виготовлення із застосуванням роботизованого зва-овання.

4. Результати дослідження закономірностей зміни припустимих і фактичних зорів та відхилень кінця електроду від лінії сполучення в таврових з'єднаннях імного набору при роботизованому зварюванні вертикальних кутових швів.

5. Результати оцінки відхилень при складанні днищових секцій в умовах нуючого виробництва та розрахункові залежності для прогнозування поло-гння пошукових позицій при просторовій адаптації робота в місцях перети-іння рамного набору.

Апробація результатів роботи. Матеріали дисертаційної роботи розгляда-іся і доповідалися: на щорічних конференціях професорського - викладацько-складу УДМТУ (м. Миколаїв, 1995-2000 р.); Міжнародному науково-практич->му симпозіумі "Проблеми суднобудування: стан, ідеї, рішення" (м. Миколаїв); іжнародній конференції "Зварювання і споріднені технології - у XXI століття" :. Київ, 1998 г); 1-й Міжнародній конференції по зварювальним матеріалам іаїн СНД (м. Краскодар, 1998 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 12 наукових праць. Структура та об'єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти

розділів, загальних висновків та списку літератури з 71 джерела. Робота місти'

172 сторінки машинописного тексту, з яких 22 сторінки займають додатки. О новний текст ілюструється 26 малюнками та 10 таблицями. В додала розміщені 5 малюнків та 16 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обгрунтування актуальності теми, сформульовану мету робі ти, опис задач досліджень та основних положень, що виносяться на захист.

У першому розділі розглядаються особливості конструкції і технології вип товлення об'ємних корпусних секцій великотоннажних суден у вітчизняному закордонному суднобудуванні. Наведені характерні типи суднокорпусних коні трукцій і визначені найбільш складні інженерні спорудження - об'ємні днищо секції. На підставі аналізу літературних даних і виробничого досвіду, накопич* ного в суднобудуванні України, показано, що найбільш придатними для роботі зованого зварювання є площинні днищові секції розташовані в райої циліндричної вставки, з незамкненими міждонними відсіками. Виділено типі ву схему такої секції і наведена її характеристика.

Виходячи з маси (до 160 т) і розмірів (23 х 11 х 2 м) днищової секції, що п< решкоджують її позиціюванню, встановлені можливості застосування підвіс» го і самохідного варіантів установки телескопічного маніпулятора в складі РТ для дугового зварювання (рис.1). Доведено, що при обсязі зварювальних робі виконані«, у вертикальному положенні (до 52%), у порівнянні з нижнім гош женням (48%), необхідно застосування функціонально гнучкої маніпуляцій» системи - портального РТК.

При автоматизованому виготовленні днищових секцій зварювальні робот повинні бути адаптовані до периферійних систем та існуючої технології виро( ництва конструкцій на площинній базі. Ступінь достатності периферійнії функцій залежить від рівня технологічності днищових секцій в умовах автом; тизованого виробництва.

Як показали у своїх дослідженнях М. К. Глозман, А. П. Васильє; В. С. Михайлов, Є. С. Аграфенін, В.А.Тімченко чисельний метод оцінки техн< логічності корпусних конструкцій передбачає розрахунок і порівняння базовії показників та розробку нових конструктивно-технологічних показників з визні ченням коефіцієнтів їхньої вагомості.

Рис.1. Схема розташування портального роботизованого технологічно-комплексу при зварюванні днищової секції: 1 - портальний РТК; 2 -шіпулятори; 3 - стенд; 4 - диищова секція; 5 - настил другого дна; 6 - на-жна обшивка;

Рівень технологічності корпусних конструкцій характеризує комплексний казник, що визначає відсоток зниження трудомісткості або вартості праці, ікористання зазначеного методу і комплексного показника в умовах автома-зованого виробництва стосовно до роботизованого зварювання днищових кцій вимагає переробки змісту деяких базових показників і розробки нових нструктивно-технологічних показників. Формування таких показників та значення коефіцієнтів їхньої вагомості є складним науковим завданням, в'язаним з накопиченням експериментальних і статистичних даних.

Другою за значимістю є задача оцінки точності складання днищових секцій юзробка ефективних технологічних рішень щодо адаптації зварювального К до встановлених відхилень. Відсутність у науковій літературі даних, які .інюють технологічні допуски при роботизованому зварюванні кутових швів зертикальному положенні методом "знизу - вгору" з коливаннями пальника, кликало необхідність вирішення цього завдання, з метою визначення зфек-вних методів адаптації РТК.

Особливістю автоматизованого виробництва днищових секцій із застосу-нням зварювального РТК є необхідність удосконалення технології роботи-ваного зварювання, що може бути досягнуто за рахунок використання прин-пово нових зварювальних матеріалів (суміші захисних газів та тонких по-шкових дротів).

Другий розділ присвячений дослідженню технологічності об'ємних суди вих корпусних секцій в умовах автоматизованого виробництва. Показано н обхідність дотримання додаткових вимог до технологічності конструкцій, тому числі: досягнення технологічної однотипності конструктивно-геоме ричних ознак типових вузлів і внутришньосекційних елементів; забезпечені доступності і досяжності місць зварювання; вибору раціональних метод формування секцій і організаційних форм застосування РТК.

Базуючись на приведених положеннях, виконаний аналіз об'ємних секц на прикладі балкера пр. 17005, що дозволило визначити придатність до вил товлення на площинній базі з застосуванням роботизованого зварювання гр; пи днищових секцій в середній частині корпусу судна. У кожній із конструкці виділено три структурні групи характерних модульних внутрішньосекційні елементів - вічків, утворених перетинанням рамного набору. Виділені вічк відрізняються між собою габаритними розмірами, розташуванням конструї тивних елементів насичення та кількістю поздовжніх ребер жорсткості. Експі риментально визначені позиції доступних та недоступних зварних з'єднань вічках секції і витрати часу на програмування, просторову адаптацію, перех< ди та суто зварювання. Встановлено, що паралельний метод формувань секцій не забезпечує роботизоване зварювання до 10% вічок від загальної і кількості. Роздільний метод формування приводить до утворення вічок без де даткових конструктивних елементів насичення і створює необхідні передумс ви для використання зварювального РТК.

На підставі наведених технологічних вимог і отриманих експєрименталі них результатів розроблена система показників, яка характеризує техн< логічність об'ємних секцій в умовах автоматизованого виробництва з застое^ ванням зварювального РТК (табл. 1). За допомогою показників розраховаї рівні технологічності конструкцій днищових секцій балкера пр. 17005 за ч< тирма технологічними варіантами виготовлення:

1- паралельний метод без зміни конструктивного виконання секції;

2- паралельний метод зі зміною конструктивного виконання секції;

3- роздільний метод без зміни конструктивного виконання секції;

4- роздільний метод зі зміною конструктивного виконання секції;

Отримані значення узагальнених показників дозволили визначити, щ

найбільш високий рівень технологічності об'ємних секцій при використані роботизованого зварювання досягається шляхом зміни форми вирізів у пере тинанні набору і застосування роздільного методу формування секції. Такі з; ходи підвищують рівень технологічності конструкцій на 11% у порівнянні базовим варіантом.

У третьому розділі наведені результати розробки конструктивно-технс логічних показників, які оцінюють придатність внутрішньосекційних модулі об'ємних секцій до роботизованого зварювання.

Таблиця 1

оказішки оцінки технологічності об'ємних корпусних конструкцій і результати розрахунку для діиіщових секцій балкера пр. 17005

Показники Коефіцієнт Значення показників за технологічними варіантами

вагомості 1 2 3 4

Кількість ПЛОЩИІШИХ днищових секцій 3 исотою набору до 2,5 м - К„ 0,10 0,029 0,029 0,04 0,04

Об’єм роботизованого зварювання - К„ 0,20 0,134 0,152 0,170 0,176

Трудомісткість роботизованого варговання - Кто 0,10 0,024 0,027 0,037 0,037

Внугрішньопроектна уніфікація [оистр-укцій днищових секцій - К„, 0,10 0,0 0,0 0,022 0,022

Кількість важкодоступних з’єднань 1 секції -^д.а 0,10 0,073 0,08 0,09 0,09

Об’єм роботизованого зварювання в шжньому положенні —г 0,05 0,023 0,029 0,025 0,026

Кількість коротких швів в секціі - Кк р. 0,05 0,014 0,015 0,017 0,020

Трудомісткість невиробничих затрат -К„.Р. 0,05 0,023 0,024 0,022 0,022

Підсумок 0,322 0,351 0,423 0,433

Запропоновано шість груп конструктивно-технологічних показників:

КР - місце розташування зварних з’єднань;

КП - витрати часу на програмне забезпечення;

КД - доступність і досяжність зварних з’єднань;

КМ - маніпуляційні можливості зварювального РТК;

КВ - нераціональні позиції поєднання елементів з’єднань;

КО - вплив довжини з'єднань на можливість виконання технологічних опе-іцій.

Запропоновані показники на відміну від прийнятих стандартами в машино-/дуванні дозволяють оцінити технологічність суднових корпусних конст-укцій, не придатних для позиціювання. При цьому показники груп КР, КП, КМ означають прямо або непрямо, рівень витрат часу на зварювання, переходи та рограмування. Показники груп КД, КВ, КО призначені для оцінки техно-огічності конструктивного виконання типових зварних вузлів під роботизова-е зварювання.

Для вираження показників використані чисельні і якісні методи оцінки. При изначенні трудомісткості показники виражаються в абсолютному, в інших ви-

падках - у відносному вигляді. Комплексна оцінка показників наведена підсумками розрахунків рейтингових балів із наступною відповідністю ріві придатності конструкції до роботизованого зварювання: 4 - чудовий; 3 - с прш ливий; 2 - задовільний; 1 - обмежений.

З використанням показників виконана порівняльна оцінка придатності тил вих вічок днищових секцій А, В, С, D стосовно до РТК LIMAT RT-280-6 (рис. Встановлено, що розміри і конструкція вічок типу А, В забезпечує всі умови д застосування роботизованого зварювання. Рейтинговий бал складає 56 і 54 баї відповідно. Вічки типу С і D (рейтингові бали 33 і 37) характерізуються ни: ким рівнем придатності до використання зварювального РТК і потребують : стосування роздільного методу формування секцій.

З метою підвищення технологічності об'ємних секцій запропоноваї збільшити ширину вирізів у вузлах перетинання поздовжніх ребер жорсткос та поперечного рамного набору. Зазначені зміни дозволяють виконати роботиз ване зварювання коротких швів у всіх вічках днищових секцій без перепрогр мування позицій і кутів установки зварювального пальника.

У четвертому розділі досліджені закономірності зміни зазорів у вертикал них таврових з'єднаннях і відхилення кінця електроду від осі сполучення приєднанні конструктивних елементів рамного набору для кутових швів із рс рахунковими товщинами аг = 3,2.. .7,1 мм і встановлені їх припустимі межі п] роботизованому зварюванні. Відповідно до діючих у суднобудуванні вим міжнародних класифікаційних товариств прийняті розрахункові схеми оціні (рис.2), що встановлюють зазор b розрахункову товщину аг і проплавлення як основні геометричні параметри кутового шва, а заниження розрахункої товщини Actf та проплавлення корню шва ед - як допоміжні параметри. П] оцінці відхілень & кінця електроду від осі сполучення з'єднання головним пар метром визначений неравнобічность кутового шва Дк.

Виходячи із того, що зазор у з'єднанні при роботизованому зварюван суцільним (С. П.) і порошковим (П. П.) дротом викликає зменшення поперечн ш перетину кутового шва, топто його розрахункової товщини Д ар та колива ня параметру проплавлення е j, у роботі отримані відповідні рорахункові зале: ності.

а

б

Рис.2 Основні геометричні параметри кутових швів при оцінці припу тимих: а) зазорів; б) відхилень(Рп0, Рп’, Р„" - площі зон проплавлення)

З урахуванням вимог міжнародних стандартів ЕИ 25817, ІБО 6520 до гранич-их умов [Д а^] і [ДЬ] у роботі встановлені припустимі зазори в таврових єднаннях, що забезпечують якісне роботизоване зварювання вертикальних [вів секції (рис.З). Для роботизованого зварювання суцільними дротами в сере-звшці СО, для аг = 3,2...7,1 мм припустимі зазори складають 1,8...3,0 мм. айбільший уплив на граничний розмір зазорів має форма провару і характер ззподілу глибин проплавлення у корені шва при зварюванні з коливаннями шьника. Показано, що жорсткі обмеження припустимих зазорів для зварювані в суміші газів (82%Аг + 18% С02) викликані утворенням специфічної форми зовару та коливаннями глибини проплавлення в районі теоретичного центру іреня шва. При роботизованому зварюванні кутових швів порошковими дрота-и без коливань пальника, у порівнянні зі зварюванням суцільними дротами, апазон припустимих зазорів складає 1,0...2,0 мм, в основному за рахунок мож-ївого зсуву проплавлення за теоретичний центр шва.

Рпс.З. Взаємозв'язок між заниженням розрахункової товщини та припушим» зазорами в таврових з’єднаннях при роботизованому зварюванні іертнкальному положенні: 1- С. П. + С02; 2-С. П. + (82%Аг +18% С02); П. П. + СОг

Для оцінки припустимих відхилень кінця електроду від осі сполучення у вер-сальних таврових з'єднаннях за умови, що нерівнобічність Дк кутового шва сликає зменшення глибини зони проплавлення на периферійних ділянках на-івленого металу (рис.2,6), отримана розрахункова формула:

¡- і 0,7 • йг • (Є; - е0 + А£ ) + 0,5 • М • (е0 - е,) аг +0,7-(А^ +Є,)

Розрахунковим шляхом і експериментально визначена функціональна за лежність е(е() = ґ (Дк), що дозволила встановити необхідність більш точного на ведення кінця електроду на лінію етика при роботизованому зварюванні у верти кальному положенні в порівнянні з нижнім. Припустимі відхилення кінця елек троду для цих випадків складають відповідно: [6]в а 1мм; [6]н а 2 мм.

У роботі експериментально встановлені відхилення, що виникають при вигс товленні, установці і фіксації елементів рамного набору площинних днищови секцій. При складанні елементів рамного набору (стрингери, флори) у веріт кальних з'єднаннях довжиною /) підсумкові відхилення ліній сполучення Д та визначаються похибками виготовлення стрингеру Ди (с) і флора А и (ф), а тако: відповіднимі кутамі зсуву « і р внаслідок установки набору на полотно секці Найбільше відхилення Атах залежить від місця розташування вертикальнії з'єднань по довжині стрингерів І у секції. Розраховані відхилення у перетинані рамного набору для секції балкера пр. 17005 подані у вигляді алгебраїчних і трі гонометричних виражень на підставі статистичної обробки та апроксимації е спериментальних даних (табл. 2).

Встановлений розрахунком діапазон відхилень Дтах у вертикальних зварні з'єднаннях уздовж поздовжних рамних зв'язків при виконанні просторової ада тації зварювального робота електроконтактними сенсорами складає 10.. .20 ь і необхідна поточна адаптація зварювального робота. Для виконання такої ада тації запропонований просторовий перенос програм з визначенням базових п зицій орієнтації, та поточний пошук шва дугою з використанням для зварюва ня рутилового порошкового дроту.

Для зварних з'єднань у приєднанні рамного набору до настилу 2-го дна нижньому положенні відхилення і зазори не перевищують 3 мм. У цьому виш ку якісне роботизоване зварювання досягається використанням суцільних та і рошкових дротів із застосуванням просторової адаптації електроконтактни сенсорами.

Таблиці

Розрахунок відхилення Д тах ліній сполучення у вертикальних зварних з’єднаннях

База виміру д и Розрахункова формула

0...500 Д„„ -+ ,/(2,9-10-3 ± 1ёа)г + (4,22• 10'3 ±tgf^У

501... 1000 = /(2948,2 + 1) -54,2 +/^ .^(2>9.10-3 ±(£а)2 +(4і22-10-!

1000... 1400 • /, і іеа -І,)! + /, -(0,072± 0,145$-іф + Іф-1,)2

1400...2000 + х/(53-2,9'10'5 •/, і+ {8.68 — 4,22-і0_і •/, *%р-І

У п'ятому розділі наведені технологічні рекомендації з практичного викори-ання отриманих результатів на суднобудівних підприємствах України.

Для забезпечення можливості роботизованого зварювання усіх зварних днань у днищових секціях рекомендується використовувати роздільний метод ■рмування конструкцій. При паралельному методі формування і зварювання ботами досягається зниження розрахункової трудомісткості виготовлення ищових секцій на 30..35%. Застосування цього методу виготовлення секцій на [приемстві ВАТ "Океан" дозволило зменшити реальну трудомісткість скла-іьню - зварювальних робіт на 10%.

Результати експериментальних досліджень дозволили рекомендувати опти-іьні сполучення основних параметрів режимів для роботизованого зварюван-суцільними дротами у суміші газів (82% Аг + 18%С02) і порошковими дроги у середовищі С02. Для роботизованого зварювання днищових секцій ре-іендується використовувати тонкі порошкові дроти діаметром 1,2 мм рутило-

0 типу марок ППс - ТМВ7 (ТУУ 19369185. 008 - 96), АН 21 (ГОСТ 26271 -, PZ 6113S (Т 463 PC 2 Н 5 за EN 758), OK Tubrod 15.13 (Т 462 РМ 1 H 5 за 758).

Токазано, що зазначені дроти при зварюванні вертикальних з'єднань забезпе->ть підвищення швидкості і продуктивності наплавлення в 1,5-2 рази в івнянні з суцільними дротами При цьому встановлено, що якість зварних нань у перетинанні рамного набору і його приєднанні до настилу 2-го дна ювідає вимогам міжнародних класифікаційних товариств. Обрані порошкові ги рекомендовані для роботизованого зварювання без коливань пальника з >чною адаптацією й аналітичною розробкою зварювальних програм, існовні результати роботи і розроблену технічну документацію впровадже-а суднобудівному підприємстві ВАТ "Океан" при організації технологічно-роцесу автоматизованого виробництва днищових секцій із використанням LIMAT RT 280 - 6. Результати досліджень використані ДП "ЧСЗ" для про-ювого освоєння технології автоматичного зварювання об'ємних корпусних ій танкера проекту 17012. Рекомендації з удосконалювання конструютівно-іконання днищових секцій балкера пр. 17005 використані проектною ор-ацією "Черноморсуднопроект" для коригування проектної документації.

ВИСНОВКИ

Встановлено, що в умовах автоматизованого виробництва рівень техно-ності суднових об’ємних корпусних конструкцій забезпечується виконан-вимог до технологічної однотипності форми та розмірів внутрішньо-йних модульних елементів і доступністю зварних з'єднань в секції. Вияв-що для автоматизованого виготовлення із застосуванням зварювального найбільш придатні об'ємні днищові секції з висотою рамного набору до 2 їташовані в районі циліндричної вставки корпусів великотоннажних суден. Запропоновані додаткові та перероблені показники оцінки технологічності них секцій для умов автоматизованого виробництва із застосуванням ро-ованого зварювання. Встановлено, що для днищових секцій зниження тру-гкості виготовлення до 10% досягається комплексом конструктивно-тех-

нологічних заходів, у тому числі застосуванням роздільного методу формуваї ня і зміни форми вирізів у перетинанні набору.

3. Розроблено нові конструктивно-технологічні показники та методи їхнь оцінки, що дозволяють визначити рівень придатності типових вічків об'ємні секцій для виготовлення із застосуванням РТК. На прикладі балкеру пр. 170( доведено: до 90% типових вічок площинних днищових секцій придатні для р ботизваного зварювання із застосуванням РТК LIMAT RT-280-6 (ВАТ "Океан

4. Комплексна оцінка показників дозволила визначити, що із 90% типові вічок площинних днищових секцій балкера пр. 17005 найбільш технологічні, 46 % вічок без елементів обмежуючих маніпуляцію. Доведено, що збільшен рівня технологічності усіх вічок досягається за рахунок використан роздільного методу формування секцій і зміни форми вирізів у перетинанні ї бору.

5. Встановлено, що припустимі зазори у вертикальних таврових з'єднані] об'ємних секцій при роботизованому зварюванні суцільними дротами в сере; вищі С02 для кутових швів з розрахунковими товщинами Oj.=3,2...7,1 мм не і винні перевищувати 1,8...3,0 мм . Для роботизованого зварювання суцільни дротами в суміші 82% Аг + 18% С02 межі зміни зазорів для аг =3,2 ...7,1 : складають 1,0.. .2,0 мм. При зварюванні порошковим дротом у середовищі С кутових швів діапазон припустимих зазорів складає 1,0.. .2,0 мм.

6. Встановлено, що роботизоване зварювання у вертикальному положенні порівнянні з нижнім, вимагає більш точного наведення електроду на лінію с: лучення конструктивних елементів у таврових з'єднаннях об'ємних секцій припустимі відхилення складають, [ô] в s 1мм і [6] н ¿2 мм відповідно.

7. Доведено, що в результаті складання елементів днищових секцій у вер кальних таврових з'єднаннях розкид відхилень ліній сполучення А шах скла 10.. .20 мм і необхідна поточна адаптація та зварювання у середовищі С02 з користанням тонкого порошкового дроту.

8. Розроблено та впроваджено на суднобудівних підприємствах ВАТ "Оке і ДП "ЧСЗ" технологічні рекомендіції по вибору суцільних та порошко дротів, оптимальних режимів, методу аналітичного програмування, раціон: них організаційних форм для автоматизованого виробництва суднових кої рукцій із застосуванням портального РТК для зварювання . Внаслідок впрої ження результатів розробок трудомісткість виготовлення секцій зменшустьс 10% поліпшуються умови праці і досягається якість продукції, яка відпов вимогам міжнародних класифікаційних товариств.

Основний зміст дисертації опубліковано в наступних роботах:

1. Драган С.В., Гавриленко Е.Д., Кулагина М.А. Особенности технологи кой подготовки производства при роботизированной сварке крупных судо пусных конструкций // 36. наук. пр. - Миколаїв: УДМТУ.- 1996.- С.41-44.

2. Гавриленко Е.Д, Драган С.В, Кошкин К.В Программирование перем« ний сварочного робота при изготовлении крупных судокорпусных секций / наук. пр. - Миколаїв: УДМТУ,1998. - Вип.3(351). - С.108-111.

3. Гавриленко Е.Д. Применение гибких роботизированных систем для /

й сварки в производстве судокорпусных конструкций // 36. наук.пр. - Мико-їв: УДМТУ, 1998 - Вип. 4 (352) . - С.198-200.

4. Гавриленко Е.Д. Новые рутиловые порошковые проволоки и их роль в ав-матизации, роботизации производства судокорпусных конструкций // 36. ук. пр.-Миколаїв: УДМТУ,1998. - Вип.5 (353). - С.132-139.

5.Технологические возможности повышения эффективности судокорпуснош оизводства / В.Ф.Квасницкий, С.В.Драган, Е.Д.Гавриленко, Ю.В.Солониченко

6. наук. пр. - Миколаїв: УДМТУ, 1998.-Вип.7 (355).-С.69-80.

6. Гавриленко Е.Д. Разработка основных принципов адаптации роботизиро-тых систем в производстве объемных судокорпусных конструкций //36. /к. пр.- Миколаїв: УДМТУ, 1998. - Вип.7(355).-С.212-217.

7. Влияние проектно-технологических факторов при роботизированной тех-яогии изготовления крупногабаритных судокорпусных конструкций/ Р.Квасницкий, С.ВДраган, Е.Д.Гавриленко, Ю.В.Солониченко, П.М. Тищук

5. наук. пр. - Миколаїв: УДМТУ, 1998.-Вип.8 (356).-С.68-79.

8. Оценка эффективности применения тонких порошковых проволок при ірке суцокорпусных конструкций/ В.Ф.Квасницкий, С.В.Драган, Е.Д.Гаври-жо, Н.П.Романчук, Ю.В. Солониченко, Г.М. Иващенко, А.А. Мазур //Авто-гическая сварка,-1999.-№ 11 .-С.4-7.

9. Драган С.В., Гавриленко Е.Д., Солониченко Ю.В. Технологические особен-лп роботизированной сварки угловых швов крупных суцокорпусных секций гзисы докладов Междунар. конференции "Сварка и родственные технологии -[XI век"(23-25 ноября, Киев).-Киев:ИЭС им. Е.О.Патона. -1998.-С. 51-52.

10. Гавриленко Є.Д., Драган С.В. Технологічні особливості роботизованого рювання великих суднових конструкцій // Матеріали симпозіуму "Проблеми ’.побудування: стан, ідеї, рішення " (8-10 жовтня, Миколаїв). -Мико-в:УДМТУ-1997.-С. 189-190.

11. Гавриленко Е.Д. Драган С.В. Технологические особенности применения юшных и порошковых проволок для роботизированной сварки судокорпус-к конструкций НС б. докладов 1-й Междунар. конференции "Состояние и пер-ктивы развития сварочных материалов стран СНГ" (22-26 июня, 1998г., Крас-(ар).-Москва, 1998.-С.100-102.

12. Эффективность применения тонких порошковых проволок при механизи-.анной и роботизированной сварке в судостроении / В.Ф.Квасниц-¡,С.В.Драган, Е.Д.Гавриленко, Ю.В. Солониченко, Г.М. Иващенко //Тезисы ладов Междунар. конференции "Сварка и родственные технологии в -XXI "(23-25 ноября, Киев).-Киев:ИЭС им Е.О.Патона. -1998. -С. 51-52.

Особистий внесок здобувана. Роботи [3,4,6] виконані здобувачем особисто. В отах [1,2,7] здобувач виявив закономірності впливу конструктивного вишня внутрішньосекційних модулів' об'ємних секцій на програмні та маніпу-ійні функції портального РТК для зварювання. В роботах [5,8] здобувачем имані й обгрунтовані експериментальні дані, що визначають доцільність ви-истання порошкових дротів для роботизованого зварювання об'ємних секцій уцнобудівних підприємствах України та країн СНД.

АНОТАЦІЯ

Гавриленко Є.Д. Розробка конструктивно - технологічних основ виготовл ня суднових конструкцій із застосуванням робоотизованого зварювального к< плекса - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук спеціальністю 05.08.04 - Технологія суднобудування та судноремонту - ' раїнський державний морський технічний університет, Миколаїв, 2000.

Дисертація присвячена питанням удосконалення технології виробниц об'ємних секцій великотоннажних суден із застосуванням РТК для дугового з рювання. У дисертації дороблений чисельний метод та наведені нові показні оцінки технологічності великогабаритних суднових конструкцій в умовах ав матизованого виробництва. Виконано комплексну оцінку технологічності ді щових секцій балкеру пр. 17005 при використанні портального РТК фір "IGM" (п-во ВАТ "Океан", м. Миколаїв). Експериментально встановлені тех логічні допуски при виконанні роботизованого зварювання вертикальних ку вих швів. Виконані дослідження існуючої точності складання типових днищої секцій на суднобудівному підприємстві і запропоновані ефективні методи ад тації РТК. Основні наукові результати роботи знайшли практичне застосуваї на суднобудівних підприємствах м. Миколаєва (Україна).

Ключові слова: об’ємні секції, технологічність, робототехніка, точність, ск дання, зварювання, відхилення.

АННОТАЦИЯ

Гавриленко Е.Д. Разработка конструктивно-технологических основ изгот ления судовых конструкций с применением роботизированного сварочного к< плекса.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук специальности 05.08.04 - технология судостроения и судоремонта - Украина государственный морской технический университет имени адмирала Макаре Николаев, 2000.

Работа состоит из списка условных обозначений, введения, пяти разделов, і водов, перечня использованных источников и приложений. Ее объем составл 172 страницы. Перечень использованных источников включает 71 наимено ние.

Раздел 1 посвящен исследованию технологии производства объемных су вых корпусных конструкций в отечественном и зарубежном судостроении, основе анализа литературных данных и производственного опыта судостроеі Украины показано, что наиболее эффективно автоматизированное изготовлеї плоских днищевых секций крупнотоннажных судов с использованием робо технологического комплекса для дуговой сварки (РТК). Поставлена задача оп деления уровня технологичности объемных корпусных конструкций в услові автоматизированного производства и оценки существующих условий точної сборки днищевых секций на судостроительных предприятиях Украины. Пока на необходимость исследований по поиску эффективных организационных фс автоматизированного производства днищевых секций и совершенствованию т нологии роботизированной сварки.

Раздел 2 посвящен разработке комплекса требований и показателей для оцен-уровня технологичности объемных секций с плоской базой в условиях авто-гизированного производства. Установлено, что наибольшее влияние на уро-(ь технологичности днищевых секций при использовании портального РТК вывает однотипность конструктивно-геометрических признаков типовых уз> и внутрисекционных модулей. Для всех типов модулей в секциях экспери-ггально установлены позиции доступных и недоступных сварных соедине-1, затраты времени на программирование, пространственную адаптацию, пе-оды и свар1су. Разработана система базовых и дополнительных показателей, актеризующих уровень технологичности объемных секций в условиях авто-изированного производства.

Заздел 3 посвящен разработке новых конструктивно-технологических показа-ей для оценки пригодности отдельных и типовых внутрисекционных элемен-под роботизированную сварку. Предложено шесть групп показателей, выяв->щих закономерности влияния конструктивного оформления днищевых сек-

1 на программные и манипуляционные функции РТК. Выполнена оценка постелей пригодности типовых ячеек днищевых секций балкера пр. 17005 при-ительно к РТК фирмы "ЮМ" (з-д "Океан") и установлена необходимость по-гаой установки элементов насыщения в ячейках с ограниченным объемом ипуляции.

'аздел 4 посвящен исследованию точности сборки объемных секций в усло-< автоматизированного производства и решению вопросов адаптации РТК к шовленным отклонениям. Выявлены закономерности и пределы изменения устимых зазоров в тавровых соединениях рамного набора днищевых секций роботизированной сварке сплошными и порошковыми проволоками угло-швов с расчетными толщинами 3,2-7,1 мм. Предел изменения допустимых ров составляет 1,0-3,0 мм и зависит от комбинации сварочных материалов и [етной толщины углового шва. Установлена необходимость более точного нация электрода на линию стыка при роботизированной сварке в вертикальном )жении по сравнению с нижним. Экспериментально определены отклонения, вующиеся вследствие изготовления, установки и фиксации элементов рам> набора плоских днищевых секций. Предложено для роботизированной ки рамного набора секций применять: в вертикальном положении - прост-твенный перенос программ и текущую адаптацию; в нижнем положении -ггранственный перенос программ.

зздел 5 посвящен разработке технологических рекомендаций по примене-рациональных организационных форм производства объемных секций, вы-

■ эффективных сварочных материалов и режимов для роботизированной ки, практическому использованию адаптивных систем и метода аналитичес-программирования РТК и апробации полученных результатов на суцостро-ьных верьфях г. Николаева (Украина).

пгючевые слова: объемные секции, технологичность, робототехника, точ-, сборка, сварка, отклонения.

ABSTRACT

Gavrilenko E.D. Development structurally - technological bases of manufacturi ship constructions with application robotic system for welding. - Manuscript.

A dissertation for a scientific degree of the candidate of technical sciences on a; ciality 05.08.04 - technique of shipbuilding and ship repair - Ukrainian state ma technical university,

Nikolaev, 2000.

The dissertation is dedicated to problems of perfecting of the "know-how" of v metric sections of superships with application robotic system for welding. In a dis tation the numerical method is modified and the new indexes of an estimation of ricability of large-sized ship constructions in conditions of a computeraided produc represented. The complex estimation of fabricability of bottom sections of the bu is executed at usage gantry robot of corporations "IGM" (plant "Ocean", Nikok Technological tolerances are established at execution of the roboting welding of v cal fillets experimentally. The experimental researches of an existing accurac assembly of standard bottom sections at the ship-building operation are executed the effective methods of adapting robotic system are offered. The base scientific comes of operation have found operational use on a shipbuilding yards of the Nike (Ukraine).

Keywords: volumetric sections, fabricability, robotics, accuracy, assembly, wel< tolerances.