Расчет эксцентрикового прижима

Эксцентриковые прижимы. Являются быстродействующими и

применяются в приспособлениях серийного и массового производства.

В сборочно-сварочных приспособлениях преимущественно используются

круглые эксцентрики. Прижимное усилие Q), развиваемое таким зажимом (рис.

25), будет Q= (10... 12) Р; где Р — усилие, прикладываемое к рукоятке. Если

Р=150Н, то Q= 1500... 1800 Н.

Из условия самоторможения определяют основные размеры эксцентрика:

qе<F(0/2) + F₁(<1/2), (6.7)

где Р — сила трения в контакте кулачок — деталь: F = fQ; F₁— сила трения на

оси вращения ку пачка: F₁= f₁ Q₁

Тогда Qе ≤ fQ(D/2) + f₁ Q₁ (d/2) или е≤ f (D/2) + f₁ (d/2).

Так как второе слагаемое очень мало, то им пренебрегают. При φ= 0.15 для

пары сталь — сталь е<0.075 D.

f₁= f₂*0.2

е< f₂ (D/2)=0.2* 120/2=12 (мм),

F*5=150*10

F=150*10/5=300 кгс.

Рисунок 6.3 - Расчетная схема эксцентрикового прижима

5. Нормирование

Для сборки-сварки подузла №1 используется сборочная плита. На нее укладываются базовые детали позиций 34. Сверху устанавливается деталь позиции 33. Прижимаются обе детали пневмоприжимами и ставятся четыре прихватки в среде защитных газов. Затем после проверки геометрических размеров, пневмоприжимы снимают и производят сварку по замкнутому контуру в среде (Аг+С0₂). После сварки зачищают шлифмашинкой ИП-2015, технические характеристики которой представлены в таблице А-3. После визуального контроля кантуют на 180° и устанавливают деталь позиции 31. Проводят те же операции, что и с предыдущими деталями. Теперь готовый узел проходит проверку соответствия размеров чертежу и отправляется на рабочее место общей сборки-сварки. Компоновка рабочего места сборки-сварки подузла представлен на рисунке 3.2. Техническое нормирование подузла №1 приведено в таблице 3.4.

^— **? _/ з

1 - пневмоприжим; 2 - изделие; 3 - стол; 4 - источник питания ВДУ-506; 5 -подающий механизм полуавтомата ПДГ-508; 6 - мостовой кран; 7 - колонна поворотная; 8 - смеситель; 9 - контейнер для деталей; 10 - контейнер для узлов Рисунок 3.2 - Компоновка рабочего места сборки-сварки подузла №1

Таблица 3.4 - Нормирование сборки-сварки подузла №1[7]

 

№

Переход

Кол-во повторений

Определяющий фактор

Таблица или расчетная формула

Норма времени на переход

Сумма (2x5)

	Уложить базовую деталь 34		G=27 кг, 240x700x20	Табл.4.1	0,5	0,5
	Положить деталь 33		G=7 кг, 190x580x8	Табл.4.2	1,4	1,4
	Прижать и раскрепить 34,33		G=34 кг	Табл.4.3	0,13	0,26
	Прихватить		lпр = 40 мм	Табл.4.4	0,3	1,2
	Контроль		lш = 1,16 м	t = 0.1 + 0,09- и	0,28	0,28
	Сварка		lш =1,16 м υ = 0,183 м/мин	t= lш / υc	6,339	6,339
	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5.1	1,3	1,3
	Контроль		lш =1Д6л	Табл.5.2	0,46	0,46
	Повернуть на угол 180		G=34 кг	Табл.4.1	0,25	0,25

Окончание таблицы 3.4

 

	Уложить деталь 31		G=21 кг	Табл. 4.2
	Прихватить		lпр =160 мм	Табл.4.4	0,3	1,2
	Контроль		lш= 1,7 м	t = 0.1 + 0,09-17	0,28	0,28
	Сварка		lш= 1,7 м υ= 0,183 м/ мин	t= lш / υc	9,29	9,29
	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5.1	1,3	1,3
	Контроль		lш = 17 м	Табл.5.2	0,46	0,46
	Снять и отвести		G=55 кг	Табл. 1.2
Итого Топ =27,519 мил Тшк = 27,519 • 1,24 = 34,12 мин

3.5 Сборка-сварка подузла № 2

Изготовление подузла № 2 производится на том же рабочем месте, что и изготовление подузла № 1. Компоновка рабочего места представлена на рисунке 3.3. Техническое нормирование изготовления подузла №2 представлено в таблице 3.5.

1 - пневмоприжим; 2 - изделие; 3 - стол; 4 - источник питания ВДУ-506; 5 - подающий механизм полуавтомата ПДГ-508; 6 - мостовой кран; 7 -колонна поворотная; 8 - смеситель; 9 - контейнер для деталей; 10 - контейнер для готовых узлов.

Рисунок 3.3 - Компоновка рабочего места сборки-сварки подузла №2

Изготовление начинается с поступления готовых деталей, соответствующих чертежу и прошедших входной контроль. На сборочную плиту устанавливается деталь позиции 17. Сверху укладываются две детали позиции 16 на места, заранее размеченные. Все зажимают пневмоприжимами. Производится прихватка и сварка в среде защитных газов. Далее производится очистка шлифмашинкой ИП-2015. Готовый узел проходит визуальный контроль и отправляется на рабочее место общей сборки-сварки.

Таблица 3.5 - Нормирование сборки-сварки подузла №2[7]

 

№	Переход	Кол-во повторений	Определяющий фактор	Таблица или расчетная формула	Норма времени на переход	Сумма (2x5)
	Уложить базовую деталь 17		G=12 кг, 285x550x10	Табл.4.1	0,32	0,32
	Положить деталь 16		G=0,5 кг, 60x60x10	Табл.4.2	0,05	0,1
	Прижать и раскрепить 16,17		G=12,5 кг	Табл.4.3	0,13	0,26
	Сварка		lш =0,24 л, υ=0,183 м/ мин	t= lш / υc	1,31	1,31

	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5 Л	1,3	1,3
	Контроль		lш = 0,24 м	Табл.5.2	0,28	0,56
	Снять и отнести		G=12,5 кг	Табл. 1.1	0,16	0,16
Итого Топ = 2,702 мин Тшк =2,702-1,24 = 3,35мин

3.6 Сборка-сварка узла № 1

Сборка-сварка технологического узла №1 производится в специализированном приспособлении, общий вид которого представлен на четвертом листе графической части выпускной работы.

Приспособление для сборки узла №1 представляет собой рамную конструкцию 2, изготовленную из швеллера №12П, установленную на четырех стойках. Сверху на раму приварен лист на котором расположены элементы сварочного приспособления: неподвижные упоры, пневмоприжимы. Приспособление установлено в кантователь с подъемными центрами, техническая характеристика которого представлена в таблице А-6.

 

1 - кантователь; 2 - рама приспособления; 3 - изделие; 4 - подающий механизм полуавтомата ПДГ-508; 5 - колонна поворотная; 6 - смеситель; 7 -мостовой кран; 8 - контейнер для деталей; 9 - контейнер для готовых узлов.

Рисунок 3.4 - Компоновка рабочего места сборки-сварки узла №1

Сварка осуществляется в следующей последовательности: на приспособление укладываются по упорам подузел 1,2; базовые детали позиций 32, 19, 32, 31, 19, 20, 30, 21, 29, 22; сверху укладываются по упорам и размещенным осевым линиям уголки позиций 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11; после поочередного зажатия в пневмоприжимах ставятся прихватки; проверяют геометрию и производят сварку в среде защитного газа. Полуферму очищают от брызг расплавленного металла шлифмашинкой ИП-2015 и кантуют на 180°. Технические характеристики шлифмашинки представлены в таблице А-5.

Для кантования используется кантователь двухстоечный с подъемными центрами КДП-4. При кантовании центры кантователя опускаются и укладывают гюлуферму на плиту снабженную упорами и пневмоприжимами. Закрепив пневмоприжимами, по копиру собирают и сваривают вторую половину фермы. Затем вставляют прокладки позиции 18 на свои места, согласно чертежу, после прокладки сваривают. Затем очищают от брызг металла и проводят визуальный контроль и контроль геометрических размеров. Готовый узел отправляют на общую сборку-сварку.

Таблица 3.6 - Нормирование сборки-сварки узла №1[7]

 

№	Переход	Кол-во повторений	Определяющий фактор	Таблица или расчетная формула	Норма времени на переход	Сумма (2x5)
	Уложить базовые детали подузел 1,подузел 2, 32, 31", 19, 20,30,21, 29,22		G=219 кг	Табл.4.1	0,5335	5,335
	Переходы рабочего		3 м	Табл. 1.7	2,09	4,18
	Прижать и раскрепить		G=219 кг	Табл.4.3	0,12	4,68
	Прихватить		Катет 6	Табл.4.4	0,34	16,32
	Сварка		1ш=9,4м υ=0, 83 м/мин	t= lш / υc	51,37	51,37
	Повернуть на угол 180°		G=792,5 кг	Табл.4.1	2,6	2,6
	Уложить детали 1, 2, 5,6,7,8,9,		G=611 кг	Табл. 4.2	61,1	61,1

	10,11
	Уложить детали 1,2, 5, 6, 7, 8, 9, Ю,		G=594 кг	Табл. 4.2	63,2	63,2
	Прихватить		Катет 6	Табл.4.4	0,34	17,68
	Сварка		1ш =14 м υ= 0,183 м/мин	t= lш / υc	76,5	76,5
	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5.1	1,3	1,7
	Контроль		1ш=14м	Табл. 5.2	0,03	0,27
	Уложить детали 18, 26		G=2 кг	Табл. 4.2	0,028	0,56
	Снять и отвести		G=1480 кг	Табл. 1.2
Итого Топ = 308,5 мин Тшк = 308,5 • 1,24 = 382,56 мин

3.6.1 Расчет несущих элементов и прижимов приспособления для сборки-сварки узла № 1.

3.6.1.1 Расчёт рамы приспособления

Расчёт рамы приспособления производится с допускаемой нормально-распределённой нагрузкой ^, состоящая из веса собираемого узлаР! и веса элементов Р₂, то есть:

Р_Ʃ=Р₁+Р₂,кг

Р₁=1379 кг, Р₂=161,2 кг Р_Ʃ=1379+161,2=1540,2кг;

(3.29)

Расчётная схема рамы приспособления представлена на рисунке 3.5 Равномерно-распределённая нагрузка q:

q= Р_Ʃ /L

где L - длина рамы приспособления, L=Т200 (см),

q=1540,2/1200=1,28 (кг/см);

Реакции опор А и Б:

R_A = R_Б = 1/2 *q*L, (кг*см)
(3.31)

Поперечная сила (^:

Q1=Q2=±P/2,кг

(3.32)

 

172 = 600 см

пг

п

Ь= 1200 см

+ 385,05 кг б)

в)

230400 кг-см

385,05 кг

Мизг

Рисунок 3.5 - Расчётная схема рамы приспособления (а), эпюра поперечных сил (б), эпюра изгибающего момента в середине пролета (в)

Необходимый момент сопротивления сечения:

W_X =

(3.34)

где [σ_и] -допускаемое нормальное напряжение, [σ_и]=1600 (кг/см),

230400.

Wх=---------- = 144 (см³).

1600 ^ ^;

По ГОСТ 8240-97 ближайший швеллер № с Wх=153,0 (см³) [5].

Исходя из конструктивных соображений принимается швеллер №20П, с Wх =50,8 (см³), при Iх= 1530,0 (см) и рассчитывается максимальный прогиб по формуле:

fmax =5*q*L4/384*E*Ix (см)

fmax =5*1,28*200² / 384*2*10 6*1530=0,8(см)

Допускаемый прогиб:

h/L≤1/200→f =L/200

f =300/200 (ῆi)

(3.37)

 

Вывод: выполненная из швеллера №20П рама приспособления не потеряет устойчивость, так как fmax < f_уст.

усилия

3.6.1.2 Расчет прижатия

Рисунок 3.6 - Схема загрузки кантователя

Усилие зажима Р узла масса <3, свариваемого в двухстоечном поворотном кантователе, находятся из условия, что силы прижатия Р обеспечивает сцепление установочных поверхностей М и свариваемого узла с поверхностью рамы приспособления и препятствует выпадению узла при повороте в наиболее опасное положение (поворот на 90° на плоскости). В этом случае усилие

Р = k*μ*Q/2 кг,

(3.38)

где k - коэффициент запаса: k=1,5; [3]

μ - коэффициент трения скольжения стали по стали, μ =0,2 [3]; Q- масса узла, Q=1379 кг.

 

P =1,5*0,2*1379/2=206,85 кг

 

3.6.1.3 Расчет пневматического прижима

м

 

 

 

				(\ -^-/ /------------------------ V
			Ъ	\Х^р/ \
	--- ~Л^4-/р/
У
-и-------------------------	-----»»	275мм ■«■*------- Щшг-

Рисунок 3.7 - Общий вид пневмоприжима

В сборочно-сварочном производстве нашли широкое применение различные зажимные устройства, действующие от пневматического привода. Такой привод прост по конструкции и в управлении, является быстродействующим, надежен и имеет сравнительно малую стоимость. Расчет диаметра пневмоцилиндра:

Dп.ц = √4*Pпр/3,14*η*ρ

где Рпр - усилие прижатия, Р_Пр=206,85 (кгс); ρ - давление сжатого воздуха, ρ =4 (кгс/см); η - КПД, учитывающий потери в пневмоцилиндре, 71=0,875.

Тогда:

Dп.ц = √4*206,85/3,14*0,875*4 (см)=86,8 (мм)

^ч '

По ГОСТ 15608-81 ближайшее большее значение диаметра пневмоцилиндра Т>п.ц⁼Ю0 (мм), с диаметром штока Ош⁼25 (мм).

Принимается пневмоприжим 1111-100x1000 по ГОСТ 15608-70

Изгибающий момент действующий на стойку пневмоприжима:

Мизг=Рпр *А, Н*м, (3.40)

Для определения сечения прижимной стойки необходимо рассчитать изгибающий момент действующий на стойку А=250 мм и Рпр=2068,5 (кгс):

Мизг=2068,5*0,250=517 Н*м.

Допускаемый момент сопротивления сечения стойки:

Wх=Mизг/ [σ И],(см³), (3.41)

Wх= 485,5*10/1600=3,23,

где [а_и] -допускаемое нормальное напряжение, [о"и]=1600 (кг/см);

щ
ш!	"
/7 —«=(----------- &>—■

К

У

 

Рисунок 3.8 - Сечение стойки пневмоприжима

Сечение стойки пневмоприжима, представленное на рисунке 3.8 определяется по формуле:

Wх = δ*h²/6→√Wх*6/δ

 

где 8 - толщина стойки, принимается δ =10 (мм);

 

h=√3,23*6/1=4,4(см)

Принимается h=5 (см)

3.7 Сборка-сварка узла №2

При сборке-сварке узла №2 используется кантователь модели с закрепленным на нем специализированном приспособлении, специально спроектированном для этого узла. Общий вид приспособления представлен на пятом листе графической части.

Приспособление состоит из рычажного кантователя и двух рам, закрепленных в рычажном кантователе. Также снабжена пневмоприжимами для захвата сваренной полуфермы. Вся эта конструкция закреплена на сборочно-сварочной плите, на которой находятся пневмоприжимы для жесткого закрепления отдельных деталей конструкции узла №2.

Сборка узла начинается с установки базовых деталей позиций 24, 25, 27, 28 в упоры. Следом укладывают уголки позиций 3, 4, 8, 12. Производится прижатие пневмоприжимами, установленными на плите. Затем ставятся прихватки и после проверки геометрии швов, производится сварка в среде смеси углекислого газа. Полученную полуферму, при помощи механизма приспособления с одной половины приспособления перекладывают на другую. Укладывают уже по полученному шаблону остальные детали позиций 3, 4, 8, 11, 12. Закрепляются пневмоприжимами. Ставятся прихватки. Далее производят сварку в среде защитных газов. После сварки последнего шва конструкцию очищают от брызг металла и проводят визуальный контроль.

V

Л г

СО:--

\

*1 'V """"""И"** -К О

.ч.~,>-. «амй,:-!

$~-\7^1

4-*-

ш

/

7 10

 

1 - кантователь; 2 - изделие; 3 - рама приспособления; 4 - подающий механизм полуавтомата ПДГ-508; 5 - мостовой кран; 6 - колонна поворотная; 7 - источник питания ВДУ-506; 8 - смеситель; 9 - контейнер для деталей; 10 -

контейнер для готовых узлов. Рисунок 3.9- Компоновка рабочего места сборки-сварки узла №2

Таблица 3.7 - Нормирование сборки-сварки узла №2[7]

 

№

Переход

Кол-во повторений

Определяющий фактор

Таблица или расчетная формула

Норма времени на

Сумма (2x5)

					переход
	Уложить базовые детали подузел 24, 25, 27, 28		G=125 кг	Табл.4.1	0,675	2,7
	Переходы рабочего		3 м	Табл. 1.7	0,26	0,78
	Уложить детали 4, 10, 11, 12		G=122 кг	Табл.4.2	4,3725	17,49
	Уложить детали 4, 10,11,12,8		G=141 кг	Табл.4.2	18,89	18,89
	Прижать и раскрепить			Табл.4.3	0,13	2,08
	Прихватить		Катет 6	Табл.4.4	1,3	18,4
	Сварка		l ш =11,139 υ= 0,183 м/мин	t= l ш / υ c	60,87	60,87

Окончание таблицы 3.7

 

	Повернуть па угол 180°		G=281 кг	Табл. 1.2	2,2	2,2
	Уложить детали 18, 26		G=2кг	Табл. 4.2	0,028	0,196
	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5.1	0,3	1,2
	Контроль		lш =11,139	Табл. 5.2	0,3	1,2
	Снять и отвести		G=446 кг	Табл. 1.2	2,26	2,26
Итого Топ =128,27 мин Тшk = 128,27-1,24 = 159,06 мин

3.7.1 Расчет несущих элементов и прижимов приспособления для сборки-сварки узла №2.

Расчет аналогичен расчету несущих элементов и прижимов приспособления для сборки-сварки узла №.1. Рама приспособления выполнена

из швеллера №20П, а элементы, обеспечивающие жесткость из швеллера № 1 ОП по ГОСТ 8240-97.

Расчет пневмоприжимов аналогичен расчету, выполненному в пункте 3.6.1.3. Принимается пневмоприжим 1111-50x100 по ГОСТ 15608-70.

3.8 Общая сборка-сварка стропильной фермы

На сборочной плите с помощью прижимов закрепляются в упорах узел №1 и узел№2. Следом устанавливаются детали позиций 23 и прижимаются пневмоприжимами. Производится сварка в среде (Аг+С0₂). Затем свариваются прокладки 26, установленные согласно чертежу.

Так как детали позиций 14 и 15 устанавливаются с боковой стороны в вертикальном положении, используются отверстия. Прижимаются пневмоприжимами. Производится сварка. Затем привариваются детали позиций 13.

Далее с помощью мостового крана конструкция кантуется на 180°. Аналогично привариваются оставшиеся детали позиций 23 и прокладки 26.

После очистки от брызг и визуального контроля конструкция стропильной фермы отправляется в ОТК.

1 - пневмоприжим; 2 - изделие; 3 - стол; 4 - источник питания ВДУ-506; 5 - подающий механизм полуавтомата ПДГ-508; 6 - мостовой кран; 7 -колонна поворотная; 8 - смеситель; 9 - контейнер для деталей; 10 - контейнер для готовых узлов.

Рисунок 3.10 - Компоновка рабочего места общей сборки-сварки

Таблица 3.8 - Нормирование общей сборки-сварки [7]

 

№	Переход	Кол-во повторений	Определяющий фактор	Таблица или расчетная формула	Норма времени на переход	Сумма (2x5)
	Уложить базовые узлы 1,2		G=1825 кг	Табл.4.1	5,05	10,1
	Уложить деталь 23		G=5кг	Табл.4.2
	Переходы рабочего		3 м	Табл. 1.7	0,75	3,75
	Прижать и раскрепить		G=5 кг	Табл.4.3	0,13	1,56
	Прпхва^тт,		Катет 6	Табл.4.4	1,3
	Сварка		l ш =7,15 м υ = 0,183 м/мин		39,08	39,08
	Уложить деталь 26		G=1 кг	Табл.4.2	0,028	0,084

Окончание таблицы 3.8

 

	Повернуть на угол 90 °		G=1835 кг	Табл. 1.2
	Уложить деталь 13		G=6 кг	Табл.4.2	1Д	4,4
	Уложить деталь 14,15		G=50 кг	Табл.4.2	2,5
	Повернуть на угол 90 °		G=1960 кг	Табл. 1.2	3,3	3,3
	Очистка от брызг		катет 6	Табл.5.1	0,3	3,6
	Контроль		lш= 7,151 м	Табл.5.2	0,3	3,6
	Снять и отвести		G=1970 кг	Табл. 1.2	3,1	3,1
Итого Топ = 112,274 мин Тшк = 112,274 -1,24 = 139,22 мин

3.8.1 Расчет несущих элементов и прижимов приспособления для общей сборки-сварки.

Расчет аналогичен расчету несущих элементов и прижимов приспособления для сборки-сварки узла №.1. Рама приспособления выполнена из швеллера №20П по ГОСТ 8240-97.

Расчет пневмоприжимов аналогичен расчету, выполненному в пункте 3.6.1.3. Принимается пневмоприжим 1111-125x100 по ГОСТ 15608-70.

Все расчеты норм времени сведены в таблицу 3.9

Таблица 3.9 - Расчеты норм времени

 

 

 

 

Технологическая операция	Тшт.к.9 мин	ЕТшт.к., мин
1. Сборка-сварка подузлов	37,48	718,31
2. Сборка-сварка узла №1	382,56
3. Сборка-сварка узла №2	159,06
4. Общая сварка стропильной фермы	139,22

3.9 Контроль качества изготовления стропильной фермы Ультразвуковой метод контроля.

Метод, используемый в данной работе, является одним из наиболее прогрессивных методов контроля сварных швов.

Этот метод основан на способности высокочастотных колебаний, частотой около 20000 Гц, проникать в металл и отражаться от поверхности дефектов (от встретившихся препятствий). Отраженные ультразвуковые колебания имеют ту же скорость, что и прямые колебания. Это свойство имеет основное значение в ультразвуковой дефектоскопии.

Узкие направленные пучки ультразвуковых колебаний для целей дефектоскопии получают при помощи пьезоэлектрических пластин кварца или титаната бария (пьезодатчика). Эти кристаллы, помещенные в электрическом поле, дают обратный пьезоэлектрический эффект, т. е. преобразуют электрические колебания в механические. Таким образом, пьезо-кристаллы под действием переменного тока высокой частоты (0,8 — 2,5 МГц) становятся источником ультразвуковых колебаний и создают направленный пучок ультразвуковых волн в контролируемую деталь.

Отраженные ультразвуковые колебания улавливаются искателем (щупом) и затем преобразуются в электрические импульсы. Отраженные электрические колебания через усилитель подаются на осциллограф и

вызывают отклонение луча на экране электронной трубки. По виду отклонения судят о характере дефекта.

Схема ультразвукового метода контроля сварных соединений показана на рисунке 3.11

а - схема, б - общий вид дефектоскопа, в - сигналы на экране осциллографа (слева - шов без дефекта, справа - с трещиной и непроваром); 1 -испытуемый образец, 2 - приемник, 3 - генератор, 4 - усилитель, 5 - начальный импульс, 6 - сигнал от дефекта, 7 - ложный сигнал, 8 - генератор развертки, 9 -излучатель.

Рисунок 3.11 - Ультразвуковой метод контроля

Современные ультразвуковые дефектоскопы работают по схеме импульсного излучения, т. е. ультразвуковые колебания от пьезокристалла посылаются не непрерывно, а импульсами; во время пауз отраженные колебания поступают на тот же пьезокристалл, что обеспечивает высокую чистоту приема отраженных волн.

Пьезокристалл ультразвукового дефектоскопа помещается в специальный призматический или плоский щуп. Поверхность, по которой перемещаемся щ>п, должна быть зачищена до металлического блеска. Для обеспечения необходимого акустического контакта между щупом и контролируемым изделием наносится слой минерального масла.

Промышленностью выпускаются ультразвуковые дефектоскопы УД2-12, УД-55ЭМ, ДУК-13ИМ и др. Чувствительность дефектоскопов обеспечивает выявление дефектов площадью 2 мм и более. В настоящем проекте использован ультразвуковой дефектоскоп УД2-12. Технические характеристики представлены в таблице А-7.

7 Планировка участка