Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки

Авторы: В. К. Лебедев, С. И. Кучук-Яценко, А. И. Чвертко, К. С. Акопьянц,И. А Антонов, Б. А Астахов, В. А Бачин, В. Н. Богданов, А. И. Бонда-ренко, О. П. Бовдаренко, Ю. С. Борисов, Л. К. Босак, Б. А. Будилов,А. В. Бурякин, О. А. Величко, В. В. Волков, Д. С. Ворона, В. П. Гаращук,А Ф. Гарбуль, П. В. Гладкий, В. В. Глазов, В. И. Горбунов, Г. В. Горбунов,
...
Раздел 6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ НА-НЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ,ПАЙКИ, НЕРАЗРУШАЮЩЕ-ГО КОНТРОЛЯ И ТЕХ-НИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИ-КИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕ-НИЙ
...
Оборудование для электронно-лучевого модифицирования по-верхностей (А. А. Кайдалов) 440Оборудование для ионной им-плантации (А'. С. Касаев, Ю. Д.Ягодкин, К М. Пастухов)
...
Глава 2 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПАЙ-КИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИПАЙКИ И СВАРКИ НЕМЕ-ТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИ-АЛОВ (А. Ф. Нестеров) ...
...
Под термином "Сварка" подразумеваются термические процессы, обеспечивающиеполучение неразъемных соединений деталей, наплавку, пайку, нанесение на поверх-ности различных покрытий с особыми свойствами, а также резку. В машиностроениисварка — один из ведущих технологических процессов при производстве конструкцийсамого различного назначения. В промышленности широко применяются более пяти-десяти различных способов сварки и их разновидностей, что обусловило современноеразнообразие типов, компоновок и конструкций сварочного оборудования.
...
Непрерывное развитие сварочного производства, разработка новых способов иприемов механизированной и автоматической сварки требуют создания все новых иновых образцов сварочного оборудования, а также совершенствования существующегооборудования, что обеспечивает высокую эффективность применения в промышлен-ности различных способов сварки. В первую очередь это касается наиболее распро-страненного оборудования для дуговой сварки и наплавки, контактной сварки, газо-вой сварки, наплавки и резки. Интенсивно развивается оборудование для лучевых тех-нологических процессов: электронно-лучевой сварки, лазерной сварки, наплавки ирезки. Весьма перспективно применение оборудования для нанесения покрытий, пай-ки, неразрушающе го контроля и технической диагностики сварных соединений.
...
В данном томе энциклопедии описывается современное сварочное оборудование,приводятся его технические характеристики, а также рекомендации по выбору и опре-делению типа оборудования и правильной его эксплуатации исходя из конкретных ус-ловий.
...
Под термином "Сварка" подразумеваются термические процессы, обеспечивающиеполучение неразъемных соединений деталей, наплавку, пайку, нанесение на поверх-ности различных покрытий с особыми свойствами, а также резку. В машиностроениисварка — один из ведущих технологических процессов при производстве конструкцийсамого различного назначения. В промышленности широко применяются более пяти-десяти различных способов сварки и их разновидностей, что обусловило современноеразнообразие типов, компоновок и конструкций сварочного оборудования.
...
Непрерывное развитие сварочного производства, разработка новых способов иприемов механизированной и автоматической сварки требуют создания все новых иновых образцов сварочного оборудования, а также совершенствования существующегооборудования, что обеспечивает высокую эффективность применения в промышлен-ности различных способов сварки. В первую очередь это касается наиболее распро-страненного оборудования для дуговой сварки и наплавки, контактной сварки, газо-вой сварки, наплавки и резки. Интенсивно развивается оборудование для лучевых тех-нологических процессов: электронно-лучевой сварки, лазерной сварки, наплавки ирезки. Весьма перспективно применение оборудования для нанесения покрытий, пай-ки, неразрушающе го контроля и технической диагностики сварных соединений.
...
В данном томе энциклопедии описывается современное сварочное оборудование,приводятся его технические характеристики, а также рекомендации по выбору и опре-делению типа оборудования и правильной его эксплуатации исходя из конкретных ус-ловий.
...
Под термином "Сварка" подразумеваются термические процессы, обеспечивающиеполучение неразъемных соединений деталей, наплавку, пайку, нанесение на поверх-ности различных покрытий с особыми свойствами, а также резку. В машиностроениисварка — один из ведущих технологических процессов при производстве конструкцийсамого различного назначения. В промышленности широко применяются более пяти-десяти различных способов сварки и их разновидностей, что обусловило современноеразнообразие типов, компоновок и конструкций сварочного оборудования.
...
Непрерывное развитие сварочного производства, разработка новых способов иприемов механизированной и автоматической сварки требуют создания все новых иновых образцов сварочного оборудования, а также совершенствования существующегооборудования, что обеспечивает высокую эффективность применения в промышлен-ности различных способов сварки. В первую очередь это касается наиболее распро-страненного оборудования для дуговой сварки и наплавки, контактной сварки, газо-вой сварки, наплавки и резки. Интенсивно развивается оборудование для лучевых тех-нологических процессов: электронно-лучевой сварки, лазерной сварки, наплавки ирезки. Весьма перспективно применение оборудования для нанесения покрытий, пай-ки, неразрушающе го контроля и технической диагностики сварных соединений.
...
Современная сварочная техника характе-ризуется большим разнообразием применяе-мого оборудования, что обусловлено широкимразвитием сварочного производства, разработ-кой новых способов и приемов сварки. Сва-рочное оборудование целесообразно классифи-цировать по способам сварки, наплавки, пайки,нанесения покрытий и степени механизацииэтих процессов [3, 4, 9, 13, 16—22). Эти призна-ки позволяют довольно четко разделить всеоборудование для сварки на следующие группы,для сварки плавлением; для сварки давлением(прессовой); для нанесения покрытий. В каж-дой группе могут быть выделены подгруппы.Оборудование для сварки плавлением можетбыть разделено на две подгруппы.
...
мые к сварочному оборудованию, рассматри-ваются ниже преимущественно на их основе.Обеспечение высокого качества сварных со-единений (наплавки) требует:
...
точной сборки и фиксации свариваемыхсоединений в рабочей зоне с учетом особенно-стей заготовок (значительные допускаемые от-клонения от номинальных размеров и форм,возможные заусеницы, задиры, окалина, при-липшие брызги металла) и сварочных дефор-маций;
...
надежной защиты сварочной ванны от воз-действия атмосферы путем подачи в зону свар-ки защитного газа, флюса, использования са-мозащитных проволок, вакуумных камер и др.;
...
обеспечения заданного положения и ори-ентации источника нагрева относительно сва-риваемого соединения с компенсациейслучайных отклонений линии соединения отрасчетного положения;
...
поддержания заданных значений парамет-ров процесса сварки или изменения их по за-данному закону с учетом случайных отклоне-ний параметров соединения, подготовленногопод сварку, от номинальных значений;
...
применения прогрессивных сварочных тех-нологий и материалов (форсированные режи-мы, использование многодуговой и мно-гоэлектродной сварки, ленточных электродови т. п.).
...
Высокая производительность сварочногопроцесса и операций по изготовлению свар-ных конструкций достигается: применениемпрогрессивных сварочных процессов; механи-зацией, автоматизацией и роботизацией сва-рочного производства. Автоматизация и робо-тизация сварки, в свою очередь, являютсяфакторами значительного улучшения качестваи стабильности характеристик сварных соеди-нений.
...
Высокая надежность оборудования длясварки достигается путем: принятия мер пообеспечению стабильной работы оборудованияв условиях, характеризующихся (в зависимо-сти от способа сварки) высокой температуройвблизи зоны сварки и шва, мощным нестацио-нарным магнитным полем, интенсивным све-товым излучением, разбрызгиванием расплав-ленного металла, интенсивным выделениемпыли или аэрозолей; повышения ресурса ра-боты быстроизнашивающихся элементов; ис-пользования современных средств контролясостояния и диагностики и устранения неис-правностей за счет быстросменных деталей,блоков и устройств; использования составныхчастей с высокими показателями надежности,прежде всего, путем максимального примене-ния ранее отработанных технических реше-ний и серийных устройств, унификации и аг-регатирования.
...
Высокая надежность оборудования длясварки, в свою очередь, является одним изважнейших факторов обеспечения требуемогокачества сварных соединений и заданной про-изводительности .
...
Обеспечение рационального расходованияматериалов на изготовление оборудования,электроэнергии, потребляемой при сварке, исварочных материалов достигается: рациональ-ным построением типоразмерных рядов и вы-бором оптимальных компоновок сварочногооборудования; повышением КПД источниковэнергии, уменьшением их размеров и массы,например, применением инверторных илитранзисторных источников для дуговой свар-ки; снижением разбрызгивания металла присварке путем выбора оптимального ее способа,например, импульсно-дуговой в смеси газов;выбором оптимального состава и расхода за-щитных газов, состава флюса и способов егоподачи в зону сварки и уборки после сварки.
...
Обеспечение высоких эргономических по-казателей оборудования для сварки достигает-ся путем: улучшения санитарных условий ра-боты (отсос аэрозолей и пыли, охлаждение го-релок, защита персонала от светового излуче-ния); механизации и автоматизации сварочныхи вспомогательных работ; обеспечения безо-пасности труда; учета требований инженернойпсихологии при разработке средств управле-ния и контроля за работой сварочного обору-дования; рациональной организацией компо-новки и формы оборудования и организациейрабочих мест. Вместе с тем, высокие эргоно-мические показатели оборудования являютсяважным фактором повышения качества свар-ных соединений, производительности и на-дежности сварочного оборудования.
...
Обеспечение минимальной стоимости обо-рудования и затрат на его техническое обслу-живание достигается путем: минимизации рас-хода материалов на сварочное оборудование итрудоемкости его изготовления; выбором илисозданием оборудования с оптимальным набо-ром функций для выполнения определенныхзадач (без избыточности); максимальным при-менением серийно выпускаемого оборудова-ния; унификацией и агрегатированием сва-рочного оборудования.
...
Следует иметь в виду, что подавляющеебольшинство вариантов наиболее распростра-ненного способа дуговой сварки (наплавки)может быть выполнено с помощью несложно-го ручного или механизированного инструмен-та (каким, по существу, является сварочныйполуавтомат), тогда как введение высокоавто-матизированных технологических комплексовсопряжено со значительными затратами.Поэтому для получения положительного эко-номического эффекта при автоматизации сва-рочного производства необходимо обеспечи-вать существенное повышение производитель-ности труда при наиболее простых техниче-ских решениях.
...
никает необходимость предотвращения проте-кания расплавленного металла из нижней час-ти сварочной ванны, т. е. защиты свариваемо-го соединения от прожога. Кроме этого, на-личие флюса в зоне возбуждения дуги и отвер-девшей шлаковой пленки на конце сварочнойпроволоки в начале процесса требует приня-тия дополнительных мер по обеспечению на-дежного зажигания дуги. Особенностью свар-ки под флюсом является также невозмож-ность прямого наблюдения за положениемконца электрода и сварочной ванны, что ус-ложняет направление электрода на линию со-единения свариваемых элементов. При сваркеи наплавке порошковой проволокой следуетучитывать малую жесткость ее оболочки и не-обходимость в специальных подающих роли-ковых устройствах.
...
Формирование сварного соединения мож-но представить как результат функционирова-ния системы источник питания 1 — источникнагрева 2 — изделие (присадочный материал)3, отдельные компоненты которой объединенывнутренними связями Хос,
...
Среди управляемых источников питания,применяемых в качестве важной состав-ляющей средств автоматизации сварочныхпроцессов, все шире используют инверторные(тиристорные либо транзисторные), обла-дающие высокими технико-экономическимипоказателями и улучшенными технологиче-скими свойствами. Такие источники питанияобеспечивают плавное изменение выходногонапряжения и силы сварочного тока путемприменения широтно-импульсного (для тран-зисторных) либо частотного (для тиристорных)регулирования инверторов. Инверторные ис-точники питания можно переключать с одногорежима на другой непосредственно в процес-се сварки, что делает их особенно эффектив-ными в робототехнологических комплексах(РТК) и гибких производственных системах(ГПС).
...
Из источников нагрева наибольшее рас-пространение получили: электрическая дуга(дуговая и плазменная сварка); тлеющий раз-ряд; джоулева теплота, выделяемая при прохо-ждении электрического тока через расплавшлака (электрошлаковая сварка) или металлсвариваемых деталей (контактная сварка);электронный луч (электронно-лучевая свар-ка); луч лазера и др. Управление ими осущест-вляется регулированием электрических пара-метров, степенью сжатия дуги, фокусировкойэлектронного или лазерного луча [ 1 ].
...
Каждый сварочный процесс может бытьохарактеризован некоторым числом обобщен-ных координат (параметров), между которы-ми существуют как функциональные, так икорреляционные связи. При функциональнойсвязи каждому значению одной координатысоответствует вполне определенное значениедругой, связанной с первой, координаты. На-пример, между силой тока и напряжением ис-точника питания имеет место функциональнаясвязь, определяемая его свойствами. Связь ме-жду частотой переноса капель металла черездуговой промежуток и силой сварочного токаявляется корреляционной, поскольку одномузначению силы тока может соответствоватьнесколько значений частоты переноса. Все па-раметры процесса сварки можно условно раз-делить на три группы (табл. 1.1):
...
никает необходимость предотвращения проте-кания расплавленного металла из нижней час-ти сварочной ванны, т. е. защиты свариваемо-го соединения от прожога. Кроме этого, на-личие флюса в зоне возбуждения дуги и отвер-девшей шлаковой пленки на конце сварочнойпроволоки в начале процесса требует приня-тия дополнительных мер по обеспечению на-дежного зажигания дуги. Особенностью свар-ки под флюсом является также невозмож-ность прямого наблюдения за положениемконца электрода и сварочной ванны, что ус-ложняет направление электрода на линию со-единения свариваемых элементов. При сваркеи наплавке порошковой проволокой следуетучитывать малую жесткость ее оболочки и не-обходимость в специальных подающих роли-ковых устройствах.
...
Напряжение, сила тока,мощность, сопротивление ис-точников питания и нагрева,температура, тепловая мощ-ность, усилие осадки, плотностьсилы тока, длительность отдель-ных операций процесса и др.
...
Скорости подачи электрода,оплавления, параметры попе-речных колебаний электрода,скорость перемещения изделияотносительно электронноголуча; длина дуги, глубина шла-ковой ванны, вылет и уголнаклона электрода и др._
...
Отклонение электрода отоси стыка, "магнитное дутье",колебания длины дуги, неста-бильность скоростей подачиэлектрода, сварки; изменениевылета электрода и др.
...
Глубина и ширина про-плавлення, диаметр и толщинасварной точки, кинетикакристаллизации расплава, час-тота переноса капель, зазор встыке между заготовками и др.
...
Колебания напряжения всети, усилия на электродах;изменение сопротивления сва-рочной цепи, условий подво-да и отвода теплоты; неста-бильность длительности отде-льных операций сварочногопроцесса и др._
...
Изменение зазора в сты-ке, превышение кромок, шун-тирование сварочного токапри точечной сварке, неста-бильность контактных сопро-тивлений, нарушения кинетикикристаллизации расплава и др.
...
текущем значении параметра процесса сваркиподается на вход автоматического управляюще-го устройства (АУУ) и используется для опреде-ления отклонения AX(t) = XBX(f) - XBUX(f), пре-образуемого в воздействие Xy(t) на объект сцелью устранения возникшего отклоненияAX(t).
...
определения связи выходных параметровпроцесса с показателями качества (эксплуата-ционными свойствами) сварных соединенийи выбора наиболее значимых из этих парамет-ров для использования в качестве контроли-руемых и регулируемых;
...
оценки вероятных возмущений ДО, ихвлияния на сварочный процесс и показателикачества сварных соединений, формулирова-ния на этой основе задач автоматического ре-гулирования процессом в целом;
...
Непосредственное решение общей задачиавтоматизации сварочных процессов в настоя-щее время затруднено многомерностью объек-тов автоматизации, поэтому ее обычно расчле-няют на отдельные частные задачи, в которыхсистема источник питания — источник нагре-ва — изделие рассматривается в виде упро-щенной совокупности одномерных объектов содной входной и одной выходной величинами.При этом в качестве переменных рассматри-ваются только параметры, характеризующиепроцесс образования сварных соединений иподлежащие в связи с этим стабилизации илиизменению по заранее выбранному закону.
...
Для одномерных объектов управлениясвязь между входной и выходной величинамив установившемся состоянии определяетсястатической характеристикой. Такие характе-ристики не зависят от времени и обычно за-даются в графическом виде, реже — в анали-тическом. Из множества статических характе-ристик, которыми может описываться сва-рочный процесс при разработке конкретныхавтоматических систем, используют только ту,которая связывает параметры процесса, подле-жащие управлению. Так, при разработке сис-тем автоматического регулирования уровняметаллической ванны при ЭШС необходимоиспользовать только зависимость падения на-пряжения на ванне от ее глубины, в то времякак для систем стабилизации электрических
...
Возмущения, имеющие место в производ-ственных условиях, могут быть: импульсны-ми, ступенчатыми, апериодическими и коле-бательными. Так, при включении и отключе-нии соседних мощных потребителей элек-троэнергии возмущения по напряжению сетиносят импульсный характер; возмущения подлине дуги могут иметь ступенчатый или апе-риодический характер, а при сварке с корот-кими замыканиями дугового промежутка —колебательный. Экспериментальный и теоре-тический анализ влияния возмущений на гео-метрию сварного соединения с учетом инер-ционности нагрева изделия позволяет сделатьследующие выводы:
...
Динамические свойства сварочных процес-сов как объектов управления с достаточнойстепенью точности определяются при описа-нии их дифференциальными уравнениями, ко-торые в общем случае оказываются нелиней-ными. Линеаризация таких уравнений с це-лью упрощения их анализа и решения огра-ничивает исследования процесса только случа-ем малых отклонений его от равновесного со-стояния. Достаточно полное описание сва-рочного процесса можно получить, если отра-зить его структурной схемой [1], представ-ляющей совокупность типовых динамическихзвеньев и связей, отражающих отдельные эта-пы процесса в целом и их взаимодействие.
...
При прогнозировании качественных пока-зателей сварных соединений в процессе их вы-полнения, построении самонастраивающихсясистем управления сваркой и решении другихподобных задач обычно прибегают к формали-зованному описанию сварочного процесса какобъекта управления путем представления егов виде математической модели. Такие моделиописывают только те особенности процесса,которые существенны для его управления, атакже ограничения, обусловленные техниче-скими, экономическими и другими факторами.Целью моделирования является установлениематематической зависимости между выбраннымпоказателем качества Уп сварного соединения ипараметрами Хрп процесса (рис. 1.4):
...
ничными условиями; пластическая деформа-ция свариваемого материала, определяющаякинетику протекания процесса на всех стадияхконтактной сварки. Такие модели, представ-ляемые в виде уравнений, могут быть статиче-скими и динамическими. Статические моделиявляются наиболее простыми и описываютсяалгебраическими или трансцендентными урав-нениями, которые не учитывают случайныхизменений параметров, переходных процессов,а также медленного изменения характеристикобъекта во времени, связанного с износомоборудования, старением и др.
...
Более сложными являются детерминиро-ванные динамические модели, отражающиеособенности поведения объекта во времени.Например, математическая модель для теку-щей температуры зоны сварного соединенияпри ионном переносе в тлеющем разряде име-ет вид [11]:
...
ется снижение точности описания процессапри изменении условий сварки по сравнениюс теми, при которых была получена модель(например, толщины свариваемого изделия,типа оборудования), а также при резком изме-нении одного или нескольких параметров-ар-гументов (например, зазора). Последнее связа-но с тем, что статистические модели не отра-жают динамику описываемых процессов.
...
Модели, учитывающие множество деталейпроцесса, как правило, громоздки и малоэф-фективны в связи с усложнением процедурырасчета и аппаратурной реализации. Поэтомувсю выборку экспериментальных данныхобычно подвергают корреляционному анализуи на этой основе включают в модель толькоте параметры Хрп процесса, которые наиболеетесно связаны (коррелированы) с качествен-ным показателем Уп. Это позволяет предста-вить модель в виде простых линейных или не-линейных функционалов. Эффективность мо-дели обычно оценивают критерием минимумасредней квадратической погрешности прогно-зирования:
...
Прогнозирование свойств объекта управле-ния при сварке в условиях минимального объ-ема априорной информации о нем может бытьосуществлено синтезированием математиче-ских моделей на ЭВМ при помощи индуктив-ного метода самоорганизации [14]. Применяе-мый в этих случаях метод группового учета ар-гументов позволяет определить самооргани-зующуюся модель оптимальной сложности позаданному критерию, позволяющую выявитьзакономерности, действующие в объектеуправления.
...
Необходимость автоматизации сварочныхпроцессов определяется, прежде всего, таки-ми их характерными особенностями, как вы-сокие энергетические параметры, скоро-течность отдельных этапов энергетическихпреобразований и процесса формированиясварного соединения, труд недоступность зо-ны сварки для непосредственного измерения иконтроля, повышенный уровень вредных воз-действий на здоровье человека и необходи-мость оперативной оптимизации сварочныхпроцессов в соответствии с выбранным крите-рием.
...
В общем объеме операций по производствусварных конструкций на процесс сваркиобычно приходится 15...20%, однако он опре-деляет свойства и эксплуатационную надеж-
...
ность конструкций [1]. Большое количествопараметров, влияющих на ход сварочных про-цессов, и высокие скорости их изменения тре-буют для управления ими обработки значи-тельного объема информации в единицу вре-мени, поэтому автоматизация оказываетсяобязательным условием успешного и качест-венного выполнения сварочных процессов.Невозможность поддержания непрерывнойвольтовой дуги при сварке плавящимся элек-тродом обусловила создание автоматическогорегулятора Н. Г. Славяновым, что и обеспечи-ло реальную возможность промышленногоприменения дуговой сварки плавящимся элек-тродом [10].
...
Цель автоматизации сварочных процессов —получение сварных соединений с требуемымисвойствами при наилучших технико-эконо-мических показателях без непосредственногоучастия человека. Автоматизация сварочныхпроцессов, при которой повышается точностьуправления и контроля, а также исключаетсявлияние на технологический процесс субъек-тивных факторов (мастерство рабочего, егоутомляемость и т. п.), направлена прежде все-го на повышение качества сварных соедине-ний и его стабилизацию в пределах партии од-нотипных изделий. Исключение или сведениек минимуму количества недопустимых дефек-тов сварных швов снижает потери рабочеговремени, энергетических и материальных ре-сурсов, связанные с исправлением брака.
...
различных видов излучений из зоны сварки,положения границы шлак-металл при электро-шлаковой сварке, перемещений электродовили заготовок при контактной сварке и дру-гих параметров сварочного процесса. Замкну-тые САР применяют прежде всего для стаби-лизации энергетических параметров сварочныхпроцессов.
...
Размеры заготовок получаются из предше-ствующих сварке технологических (заготови-тельных) операций и, следовательно, предо-пределяют линии стыков с их неточностямипо направлению, зазору, превышению кромоки др. Поэтому автоматизация сварочных про-цессов целесообразна и эффективна толькопри наличии механизации и автоматизации за-готовительных и сборочных операций. Дажепри выполнении этих условий неизбежны от-клонения положения и формы соединений врезультате значительных температурных де-формаций и перемещений свариваемых дета-лей вследствие неравномерности нагрева изде-лия при сварке.
...
Для автоматического ведения электродапо оси стыка при дуговой сварке при наруше-нии прямолинейности стыка вследствие по-грешностей их подготовки под сварку, тепло-вых деформаций, а также при сварке криволи-нейных швов применяют следящие системы.В таких системах закон изменения задающеговоздействия у{г) — заранее неизвестная функ-ция времени, определяемая текущими откло-нениями линии сопряжения свариваемых де-талей или параметров стыка (зазора, сеченияразделки) от расчетных значений. В качествесредств измерения таких отклонений исполь-зуют как устройство прямого копирования,так и различные электромеханические, бес-контактные (магнитные, фотоэлектрические)датчики, видеосенсорные и другие подобныеустройства [1, 15].
...
В общем случае автоматизация сварочныхпроцессов осуществляется на основе совмест-ного использования указанных систем. Так,программное управление последовательно-стью операций сварочного цикла и перемеще-ния сварочного инструмента, изменениямипараметров режима, в частности при зажига-нии дуги, заварке кратера и т. п. обычно до-полняется локальными САР (регуляторами)важнейших параметров режима сварки. По су-ществу локальные регуляторы представляютсобой малые вычислители, которые в общемслучае решают уравнения типа
...
где К0, Кь К2, К3 — коэффициенты, опреде-ляемые параметрами настройки устройств 3 и4 регулятора (см. рис. 1.6).
...
ляющее воздействие Ху по закону, задающемутребуемые изменения управляемой величиныв сварочном процессе как объекте управления(ОУ). Для предупреждения вредного влиянияна сварочный процесс отдельных ожидаемыхвозмущений, например, изменения напряже-ния сети, используют разомкнутые системыкомпенсации, обладающие повышенным бы-стродействием (рис. 1.5,6). При возникнове-нии возмущения В оно преобразуется измери-телем возмущений ИВ в компенсирующийсигнал, устраняющий влияние возмущения Вна выходной параметр Хвых.
...
В замкнутых системах автоматического ре-гулирования (САР) изменение регулирующеговоздействия Хр (рис. 1.6), определяющего из-менение регулируемой величины Хвых, проис-ходит до тех пор, пока Хвых не достигнет тре-буемого значения и не восстановится равнове-сие системы регулирования, определяемое ус-ловиями:
...
Источником корректирующего воздейст-вия на систему служит главная (отрицатель-ная) обратная связь, сигнал Хос которой опре-деляется только отличием измеренного значе-ния Хвых от задаваемого Хвх, и не зависит отпараметров и места приложения возмущенийВ. Обратные связи выполняют на основе изме-рителей силы сварочного тока, напряжения,
...
совокупностью отдельных операций, выпол-няемых в определенной последовательности.Универсальным устройством современныхвычислительных систем, реализующих задан-ный программой процесс решения задачи, яв-ляется микропроцессор. Созданные на основемикропроцессоров, дополненных памятью,внешними устройствами и средствами связи,микроЭВМ характеризуются малыми размера-ми, низкой стоимостью, высокой надежностьюи экономически оправданы не только длягруппового, но и для индивидуального управ-ления сборочно-сварочными установками идаже отдельными устройствами установки.Пример микропроцессорной системы управле-ния дуговой сваркой приведен на рис. 1.7.
...
Применение ЭВМ в системах автоматиза-ции позволяет реализовывать адаптивноеуправление сварочными процессами, котороепредполагает самонастройку системы при из-менении внешних условий и на основе инфор-мации об условиях и качестве формированиясварного соединения. Для этого в системедолжно быть реализовано выполнение трехфункций — идентификации (определениемгновенного состояния процесса или систе-мы), принятия решений (программа настрой-ки), настройки (физическая реализация при-нятого решения), которые позволяют гибкореагировать на появление различных возмуще-ний.
...
матической стабилизацией выпуклости в кор-не шва [12]. Система обеспечивает оценку ин-тегрального эффекта совместного влияния тех-нологических возмущений, характерных длякаждого стыка, по энерговложению, необходи-мому для достижения сквозного провара наначальном участке сварки — участке иденти-фикации. На основании этой информацииуправляющая микроЭВМ вычисляет измене-ние параметров сварочного режима для основ-ной части стыка и обеспечивает ввод уставок взадающие устройства регуляторов параметровсварочного режима.
...
С точки зрения аппаратуры и системуправления электросварочное оборудованиеследует разделить на следующие виды: обору-дование общего применения, специальные ма-шины и установки, сборочно-сварочные ли-нии, сварочные работы. Существует множест-во типов архитектуры аппаратных средств, наоснове которых можно реализовать различныеварианты стратегии управления сварочнымипроцессами и оборудованием — контроллерыавтономные (оборудование общего примене-ния — автоматы и полуавтоматы для дуговойсварки, машины контактной сварки и др.), ли-нейные и системные (системы управления сраспределенной вычислительной мощностью ираспределенной конструкцией в качестве ло-кального регулятора; системы управления ус-тановками, линиями, роботами).
...
ние дуги, направление электрода по линиишва, автоматическое поддержание заданнойсилы тока, изменение режима сварки в началеи в конце шва (заварка кратера) и т. д.В случае контактной (точечной и шовной)сварки — это выдержка времени всех элемен-тов сварочного цикла и обеспечение заданнойпоследовательности этих элементов, регулиро-вание силы сварочного тока в зависимости откакого-либо параметра, перемещение деталипод электродами сварочной машины, заправ-ка концов — электродов или рабочих поверх-ностей роликов и т. д. В контактных стыко-вых машинах это — автоматическое выполне-ние операций оплавления и осадки, а иногда итермообработки сваренных деталей при задан-ном режиме и т. п.
...
В связи с тем, что интенсификация режи-мов сварки ограничена физическими свойст-вами материалов (прочность, жидкотекучестьи испарение металлов при высокой температу-ре), законами теплоотдачи и теплопередачи,инерционными свойствами объектов управле-ния и другими факторами, второй путь уве-личения производительности сварочной опе-рации становится все более актуальным. На-пример, при дуговой сварке начали приме-нять многоголовочные установки. В контакт-ной сварке области применения оборудованияс несколькими рабочими органами расшири-лись. Это — многоточечные машины, маши-ны для рельефной сварки, для одновременнойшовной сварки двух или нескольких швов.
...
Повышение производительности дуговойнаплавки связано с увеличением не толькочисла мест, но и ширины наплавляемогослоя. Это достигается применением расщеп-ленного электрода, гребенки или электродной
...
Развитие средств вычислительной техни-ки, появление новых методов алгоритмизациии программирования способствовали эффек-тивному использованию САПР при разработ-ке оборудования для сварки. Автоматизацияпроектирования позволяет проработать боль-шое число вариантов конструкций оборудова-ния, рассчитать их показатели, произвестиобоснованную оценку полученных решений поколичественному и качественному критериями выбрать наилучший вариант. При проекти-ровании оборудования для сварки в общемслучае решаются задачи создания механиз-мов, электрических машин (трансформаторов,генераторов и др.) и электронных системуправления.
...
САПР, включающий технические средст-ва, математическое, программное, информа-ционное и организационное обеспечения,предназначен для автоматизации проектирова-ния на всех его этапах: от выдачи техническо-го задания на оборудование до передачи тех-нической документации предприятию-изгото-вителю [11].
...
Вместе с тем, САПР ни в какой мере незаменяет опыт и интуицию человека, но осво-бождает его от рутинных и трудоемких опера-ций и позволяет сосредоточить внимание нарешении задач, носящих творческий характер.
...
Внедрение САПР, объединяющих проекти-ровщиков и средства автоматизации, позволя-ет выполнять сложные расчеты, решать за-дачи унификации деталей и сборочных еди-ниц, опираясь на опыт поведения аналогично-го оборудования в условиях эксплуатации.Это способствует повышению качества выпус-каемой продукции, уменьшению затрат на соз-дание новой техники, сокращает сроки проек-тирования и снижает его трудоемкость.
...
Классификация САПР. САПР как органи-зационно-техническая система, входящая вструктуру проектной организации, осуществ-ляет проектирование при помощи комплексасредств автоматизированного проектирования(КСАП). Составными структурными частямиСАПР являются подсистемы, в которых припомощи КСАП решаются функционально за-конченные последовательности задач. Соглас-но ГОСТ 23501.101—87 подсистемы разде-ляются по назначению на проектирующие иобслуживающие. Проектирующие подсистемыреализуют определенный этап проектирова-ния или группу непосредственно связанныхпроектных задач (например, подсистема про-ектирования корпусных деталей, эскизногопроектирования и т. д.). Обслуживающие под-системы обеспечивают поддержку функциони-рования проектирующих подсистем (напри-мер, автоматизированный банк данных, под-система документирования и т. д.).
...
Согласно ГОСТ 23501.108—85 установле-ны следующие признаки классификацииСАПР: тип, разновидность и сложность объек-та проектирования; уровень и комплексностьавтоматизации проектирования; характер и ко-личество выпускаемых документов и уровней вструктуре технического обеспечения.
...
По типу объекта проектирования раз-личают следующие САПР: изделий машино-строения, приборостроения, объектов строи-тельства, технологических процессов в маши-ностроении и приборостроении, объектовстроительства, технологических процессов встроительстве, программных изделий, органи-зационных систем и пр. Признак "разновид-ность объекта проектирования" уточняет типи определяет класс объекта проектирования,его структуру с учетом действующих класси-фикаторов (ЕСКД, ОКП и т. д.). Классифика-цию САПР по сложности объекта проектиро-вания производят в соответствии с числом Мсоставных узлов конструкции на простые'(М<
...
или прочитать число из памяти, сравнить двачисла и т.д. [11]. Перечень инструкций(команд) для ЭВМ, позволяющих использоватьее для выполнения сложных многоплановыхвычислений по заданному алгоритму, являетсяпрограммным обеспечением. Программы под-разделяют на общесистемные и прикладные. Кпервым относятся программы управления рабо-той ЭВМ вместе с используемым периферий-ным оборудованием, сервисные программы,программы-трансляторы с языков программи-рования и базовое программное обеспечениемашинной графики. Все эти программы сведе-ны в операционные системы.
...
Прикладные программы предназначеныдля решения конкретных задач (комплексов)проектирования. Как правило, они сгруппиро-ваны в проблемно-ориентированные пакетыпрограмм. Например, пакет программ ACADпредназначен для автоматизации чертежныхработ и выполняет следующее: архитектурныечертежи всех видов; проектирование интерьераи планирование помещений; технологическиесхемы и организационные диаграммы; кривыелюбого вида; чертежи для электронных, хи-мических, строительных и машиностроитель-ных приложений; графики и другие представ-ления математических и других научных функ-ций; художественные рисунки и т. п. Такиепакеты программ, как REDAC, PCAD, Ог-CAD, ICAJD, предназначены для разработкиэлектронной аппаратуры.
...
Для решения задач проектирования и изго-товления механизмов распространены пакетыпрограмм для автоматизированной разработкиуправляющих программ для токарных и фре-зерных станков с ЧПУ, например пакет "Тех-тран" [5]. Используются пакеты программ попроектированию редукторов, пневмоприводов,по прочностным расчетам, по автоматизациипроектирования трансформаторов. При разра-ботке проблемно-ориентированных пакетовцентральной концепцией является интеграция.Например, пакет PCAD обеспечивает весьцикл проектирования в электронике — от мо-мента возникновения идеи, через разработкупринципиальной схемы и схемы компоновкиэлементов на печатной плате, до формированияспецификаций и программ для станков с ЧПУ.
...
При работе с пакетами программ произво-дительность обусловлена прежде всего совер-шенством информационного обеспечения.Информационное обеспечение проблемно-ориентированных пакетов САПР представляетсобой некоторые наборы данных, которые на-капливаются в специальных библиотеках (ба-зах данных) и используются для автоматиза-ции выполнения основных проектных функ-ций (например, нумерации элементов схемыи их контактов, формирования спецификаций,контроля цепей и др.). Так, пакеты программдля разработки электронной аппаратуры, какправило, имеют три типа взаимоувязанныхбиблиотек: условных графических обозначе-ний элементов, геометрического описания
...
Условные графические обозначения эле-ментов электронной аппаратуры, внесенныеоднажды вместе со всей необходимой инфор-мацией в библиотеку, затем многократно ис-пользуются при проектировании принципи-альных и монтажных схем. Библиотека посто-янно расширяется с появлением на рынке но-вых элементов, условные графические обо-значения элементов создаются и заносятся вбиблиотеку пользователем. С условными гра-фическими обозначениями элементов связа-ны не только чисто геометрические данные,но и логическая информация об электронныхэлементах, поскольку при проектированииэлектронной аппаратуры важное значениеимеет поддержание постоянного соответствиямежду элементами принципиальных и мон-тажных схем.
...
Техническое обеспечение САПР. Эффек-тивность САПР во многом определяется уров-нем ее технического обеспечения — совокуп-ностью используемых методов и средств фор-мирования, передачи, обработки и отображе-ния алфавитно-цифровой и графической ин-формации. Состав и структура комплекса тех-нических средств в значительной степени за-висят от специфики конкретной САПР. В на-стоящее время приняты два основных направ-ления выбора и использования техническихсредств для САПР: 1) использование боль-ших, мини-, супермини-ЭВМ, оснащенныхдополнительно к основным традиционным пе-риферийным устройствам специальными уст-ройствами ввода и вывода графической инфор-мации. На базе этих технических средств стро-ятся профессиональные графические станции,требующие значительных капитальных вложе-ний; 2) использование персональных ЭВМ(ПЭВМ), оснащенных специальной перифе-рийной техникой. Это направление широкораспространено благодаря таким преимущест-вам, как относительно невысокая стоимость,малые размеры, высокая надежность при срав-нительно больших логических, информацион-ных и вычислительных возможностях.
...
Комплексы на базе мини-ЭВМ с полнымнабором периферийного оборудования дляСАПР являются автоматизированными рабочи-ми местами (АРМ) проектировщика. Наиболь-шее распространение получили комплексы ав-томатизированных рабочих мест конструкторарадиоэлектронной аппаратуры (АРМ-Р) и изде-лий машиностроения (АРМ-М). Эти комплек-сы строятся на базе малых ЭВМ типа СМ-4,НАИРИ и оснащаются широкой гаммой внеш-них устройств, обеспечивающих различную об-работку текстовой и графической информации.
...
Комплекс нового АРМ второго поколениятипа АРМ-2.01 предназначен для разработкирадиоэлектронного и машиностроительногооборудования, базируется на мини-ЭВМ типаСМ-1420 и снабжен качественно новыми пе-риферийными устройствами, позволяющимиповысить уровень автоматизации при решении
...
или прочитать число из памяти, сравнить двачисла и т.д. [11]. Перечень инструкций(команд) для ЭВМ, позволяющих использоватьее для выполнения сложных многоплановыхвычислений по заданному алгоритму, являетсяпрограммным обеспечением. Программы под-разделяют на общесистемные и прикладные. Кпервым относятся программы управления рабо-той ЭВМ вместе с используемым периферий-ным оборудованием, сервисные программы,программы-трансляторы с языков программи-рования и базовое программное обеспечениемашинной графики. Все эти программы сведе-ны в операционные системы.
...
задач САПР. В зависимости от комплектностиАРМ-2.01 имеет разное исполнение: АРМ-2.01.01; АРМ-2.01.02 и АРМ-2.01.07. Полныйкомплект АРМ-2.01.07 состоит из следующегооборудования: вычислительного комплекса(мини-ЭВМ) для построения автоматизиро-ванных рабочих мест СМ-1420.06 (один ком-плект); графических экранных дисплеев СМ-7316 (четыре); графопостроителя скоростногоПАГ 500М (один); графопостроителя планшет-ного АП7251 (один); устройства внешней па-мяти на магнитных дисках ЕС-5065 (два); тер-миналов подготовки и ввода графических дан-ных СМ-6404 (четыре); специального про-граммного обеспечения.
...
Такой набор оборудования позволяет осу-ществлять автоматизированное проектирова-ние принципиальных и монтажных электриче-ских схем, чертежей печатных плат, механиче-ских чертежей, а также текстовой документа-ции (ТО, ТУ, ВП и др.). Если кроме чертежейпечатных плат необходимо получить фотошаб-лоны, являющиеся технологической маскойдля травления печатных плат на предприятии-изготовителе, в состав перечисленного обору-дования включается координатограф, напри-мер, КПА-1200. Примерная планировка поме-щения САПР для размещения оборудования итребуемые площади представлены на рис. 2.1.
...
В АРМ проектировщиков могут использо-ваться такие типы ПЭВМ как ЕС-1841, ЕС-1842,"Роботрон-1834", "Правец-16", "МазовияСМ-1914", XT-IBM, AT-IBM, XT- и АТ-совмес-тимые ПЭВМ. Ниже приведена примерная кон-фигурация АРМ высокой производительности(графическая станция) на базе ПЭВМ AT IBM:процессор 80386/33 МГц; сопроцессор 80387;оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
...
объемом памяти 4M байт; цветной графическийдисплей 19", VGA; печатающее устройство(принтер) типа EPSON fx-1050; накопитель нажестком магнитном диске (винчестер) объемомпамяти 300М байт; накопитель на гибком магнит-ном диске 5,25" объемом памяти 1,2М байт; нако-питель на гибком магнитном диске (флоппи-диск) 3,5" объемом памяти 1,44М байт; графопо-строитель рулонного типа (плоттер) форматаAO/(SPL-1000); координатограф (фотоштоттер)типа ARISTO; программное обеспечение(ACAD, REDAC, PCAD и др.).
...
С помощью локальной сети к этой гра-фической станции могут быть подключенынесколько АРМ средней производительно-сти следующей конфигурации: процессор80286/16 МГц; сопроцессор 80287; ОЗУ объ-емом памяти 1М байт; накопитель на жест-ком магнитном диске (винчестер) объемомпамяти 40М байт; цветной графический дис-плей 14", EGA; накопитель на гибком маг-нитном диске (флоппи-диск) 5,25", 1,2М байт;программное обеспечение (MSDOS, ACADи др.).
...
В такой системе АРМ более эффективноиспользуются высокопроизводительные графо-построитель SPL-1000 и фотоплоттер ARIS-TO, поскольку они становятся доступны и раз-деляемы во времени с любого АРМ системы.Кроме того, система на базе процессора 80386может быть использована как сервер, т. е. какЭВМ управления мощной базой данныхСАПР.
...
/ — машинный зал площадью 50 м2 (7 — шкафы для хранения магнитных лент и дисков; 2 — устройство внешнейпамяти на дисках ЕС5065; 3 — вычислительный комплекс СМ 1420; 4 — рабочие столы); // — помещение длятерминалов площадью 145 м2 (7 — терминалы подготовки и ввода графических данных СМ6404; 2 — рабочиестолы; 3 — графические экранные дисплеи СМ7316; 4 — графопостроитель планшетный АП7251; 5— графопос-троитель скоростной ПАГ500); /ТУ — помещение для координатографов площадью 48 м2 (7 — стойки управлениякоординатографов КПА-1200; 2
...
проектирования позволяет выявить следующиечетыре уровня его решения. Уровню I соответ-ствует решение задачи нахождения лучшеговарианта конструкции, основанное на перебо-ре нескольких просчитанных вручную вариан-тов, т. е. без использования средств вычисли-тельной техники, математических моделей исоответствующих методов оптимизации. На-пример, при проектировании редуктора длядвух-трех вариантов разбивки общего переда-точного отношения между отдельными ступе-нями можно выполнить необходимые расчеты,для каждого варианта оценить какой-либокритерий качества (массу, размеры, уровнишума и вибрации и др.) и затем из этих вари-антов окончательно выбрать наиболее опти-мальный.
...
Уровню II оптимального проектированиясоответствует построение простых математиче-ских моделей. Задачу оптимизации решают сиспользованием математических методов оп-тимизации, реализуемых вручную, т. е. безприменения средств вычислительной техники.К уровню III относятся задачи оптимальногопроектирования, сформулированные в видематематических моделей и решаемые с приме-нением математических методов оптимизациина ЭВМ. По сравнению с задачами уровня IIдля задач уровня III характерно использованиеболее сложных моделей и алгоритмов оптими-зации и, как следствие, более высокое качест-во получаемых решений. К уровню IV отно-сятся задачи оптимального проектирования,решаемые в рамках САПР.
...
Задачи оптимального проектирования ре-шаются на всех перечисленных уровнях. Приэтом число задач, решаемых на уровнях III иIV, еще невелико. Дальнейшее развитиесредств вычислительной техники и матема-тических методов оптимизации в процессесоздания новой техники способствует ростучисла задач, решаемых на этих уровнях [11].
...
В организационное обеспечение САПРвходит комплекс работ по определению на-правлений проектирования на данном пред-приятии, которые в настоящее время могутбыть переведены на уровни III и IV, определе-ние эффективности и целесообразности такогоперевода с учетом всех затрат, связанных свнедрением САПР с перспективами развитияпредприятия. В организационный аспект вхо-дит также создание службы САПР с пере-стройкой традиционно сложившихся методови приемов проектирования, структуры подраз-делений и функциональных связей между под-разделениями. Кроме того, следует учесть из-менения психологии инженера, конструктора,технолога при работе в автоматизированном идиалоговом режимах.
...
Пример практического использованияСАПР в машиностроении. В настоящее времясоздан ряд инвариантных систем расчета узловподачи и перемещения различных односту-пенчатых редукторов с прямой, конической,червячной и планетарной передачами. Исход-ными данными для расчетов являются: частота
...
вращения и момент силы на валу. В результатерасчета ЭВМ выбирает ширину и диаметрзубчатых колес, количество и профиль зуба,производит прочностные, динамические и те-пловые расчеты узла, включая валы и подшип-ники. Используя эти инвариантные подсистемы,на ряде предприятий созданы объектно-ориен-тированные САПР различных узлов, проектиро-вание которых достаточно часто повторяется дляразнообразных исходных данных.
...
Например, эффективно применениеСАПР при проектировании многошпиндель-ной коробки к гамме однотипных металлооб-рабатывающих станков автоматических ли-ний. Исходные данные для проектирования —взаимное расположение и число шпинделей, атакже частота вращения и момент на валу ка-ждого шпинделя. ЭВМ в диалоговом режимес конструктором выбирает тип двигателя, раз-рабатывает кинематическую схему коробки,рассчитывает все зубчатые колеса, валы,шпонки, подшипники и корпус. На графиче-ском регистрирующем устройстве вычерки-ваются сборочный чертеж и все необходимыедеталировочные чертежи. Кроме того, ЭВМвыдает перфоленты на токарные и фрезерныестанки с ЧПУ для изготовления корпуса и ва-ликов. Общее время проектирования много-шпиндельной коробки с использованием та-кой САПР составляет 2—3 дня, в то время какручная разработка узла занимает около двухмесяцев. Однако использование узкоспециали-зированной САПР эффективно только в техслучаях, когда в конструкторском бюро проек-тируется не менее 50 однотипных узлов в год,так как разработка математического обеспече-ния проблемно-ориентированной системы за-нимает значительное время (выполнялась втечение трех лет силами одного отдела). Прималом числе разрабатываемых однотипных уз-лов экономия затрат на их проектирование поСАПР не окупает затрат на разработку специа-лизированной САПР. В этих случаях более эф-фективным оказывается использование САПРс меньшим уровнем автоматизации, однакоболее многофункциональных.
...
Согласно ГОСТ 23945,0—80 унификацияизделий — приведение изделий к единообразиюна основе установления рационального числаих разновидностей. Основными целями унифи-кации в машиностроении являются: сокраще-ние сроков разработки и улучшение качества, атакже снижение затрат на разработку, изготов-ление и эксплуатацию изделий. В результатепроведения унификации становится возмож-ным многократное применение одних и тех жесборочных единиц, деталей, а также их конст-руктивных элементов (размеров, посадок,резьб), марок и сортамента материалов, термо-обработки, шероховатости поверхности и т. д.
...
проектирования позволяет выявить следующиечетыре уровня его решения. Уровню I соответ-ствует решение задачи нахождения лучшеговарианта конструкции, основанное на перебо-ре нескольких просчитанных вручную вариан-тов, т. е. без использования средств вычисли-тельной техники, математических моделей исоответствующих методов оптимизации. На-пример, при проектировании редуктора длядвух-трех вариантов разбивки общего переда-точного отношения между отдельными ступе-нями можно выполнить необходимые расчеты,для каждого варианта оценить какой-либокритерий качества (массу, размеры, уровнишума и вибрации и др.) и затем из этих вари-антов окончательно выбрать наиболее опти-мальный.
...
Уровню II оптимального проектированиясоответствует построение простых математиче-ских моделей. Задачу оптимизации решают сиспользованием математических методов оп-тимизации, реализуемых вручную, т. е. безприменения средств вычислительной техники.К уровню III относятся задачи оптимальногопроектирования, сформулированные в видематематических моделей и решаемые с приме-нением математических методов оптимизациина ЭВМ. По сравнению с задачами уровня IIдля задач уровня III характерно использованиеболее сложных моделей и алгоритмов оптими-зации и, как следствие, более высокое качест-во получаемых решений. К уровню IV отно-сятся задачи оптимального проектирования,решаемые в рамках САПР.
...
Пример практического использования
САПР в машиностроении.
...
оборудования, заменяемым в процессе экс-плуатации, к которым относятся: кассетныеустройства и катушки для сварочной проволо-ки; подающие ролики, шланги с горелкамисварочных полуавтоматов; сопла, токоподво-дящие наконечники аппаратов для дуговойсварки; электроды, ролики, электрододержате-ли машин для контактной сварки; токовыеразъемы силовых цепей и цепей управления;газовые и водяные разъемы и т. д.
...
Унификация сборочных единиц и деталейможет быть внутренней (в пределах данногоизделия), групповой (в пределах гаммы обору-дования общего технологического назначе-ния) и внешней (заимствование деталей и сбо-рочных единиц из изделий другого назначе-ния). Наибольший экономический эффект да-ет применение серийно изготовляемых сбо-рочных единиц и агрегатов — это высшая сте-пень внешней унификации. Предпосылкойдля унификации является типизация — сокра-щение числа схемных, компоновочных и кон-структивных решений и технологических про-цессов на основе общих для ряда изделии ипроцессов технических характеристик.
...
На основе унификации получило развитиеагрегатирование — метод конструирования ма-шин, приборов и других изделий из унифици-рованных и стандартных деталей и агрегатов(из модулей). Агрегатирование представляет
...
собой структурно-переменный синтез машин,при котором решение новой задачи обеспечи-вается изменением структуры машины, аименно: пространственного положения от-дельных модулей, их количества и номенкла-туры, а также способов соединения.
...
Унификация и агрегатирование позволяютна основе базовой модели создавать вариантыизделия с расширенными, суженными или из-мененными функциями Так, оснащение шлан-гового полуавтомата ПШ107В дополнительны-ми блоками питания и управления позволяетсоздать модели для различных вариантов свар-ки плавящимся электродом в среде защитныхгазов в различных условиях (табл. 2.1). Унифи-кация и агрегатирование неразрывно связаныс рациональным членением оборудования намодули, что позволяет оперативно создаватьновые и модифицированные конструкции изотработанных надежных унифицированныхмодулей с добавлением необходимых новых (втом числе немодульных) составных частей [6].
...
Повышение уровня унификации и перене-сение центра тяжести разработок нового сва-рочного оборудования на методы агрегатиро-вания — путь решения задач по созданию обо-рудования для механизированной дуговойсварки и наплавки [11, 14]. Для развития сва-рочного оборудования наиболее перспективносоздание комплекта модульных технических
...
средств для отдельного вида сварки (дуговой,контактной, электронно-лучевой и др.), кото-рые должны предусматривать возможностьсоздания основных модулей и исполнениясварочного оборудования из этого комплекта.Рационально построенный комплект обес-печивает возможность расширения (наращива-ния) номенклатуры модулей, обновления от-дельных технических средств на основе новыхтехнических решений и совершенствуемойэлементной базы без нарушения основныхидей и целостности комплекта с сохранениемвозможности использования ранее разработан-ных модулей.
...
Комплект модулей для создания различныхмодификаций аппаратуры для дуговой сваркипредставлен на рис. 2.2. Выбор принципа чле-нения на модули определяется тем, какие изпредъявляемых к оборудованию требованийявляются определяющими. Например, члене-ние на модули манипуляционных систем сва-рочных роботов возможно по принципу: одинмодуль — одна координата. Такое членениеотвечает требованию: наибольшее разнообра-зие компоновок и габаритных размеров обслу-живаемого пространства при наименьшем чис-ле возможно более простых модулей.
...
Следует отметить, что ориентация толькона модульный принцип создания технологиче-ских машин в определенном смысле сковываетразвитие новых технических решений. В рядеслучаев слепое следование идее агрегатирова-ния с использованием лишь унифицирован-ных деталей слабо интегрированной элемент-
...
ной базы и простых однофункциональных мо-дулей приводит к созданию конструкций не-оптимальных по массе, размерам, эстетиче-ским и эргономическим показателям, жестко-сти, потребляемой мощности, надежности,стоимости, общей трудоемкости изготовле-ния, сборки и отладки. Это связано, главнымобразом, с чрезмерным дроблением целого намодульные части и вытекающим из этого из-лишним числом механических соединений иэлектрических разъемов. Принцип модульно-сти может оказаться невыгодным, прежде все-го, для потребителя. С развитием соответст-вующих областей техники появляется тенден-ция объединения функций нескольких моду-лей в одном более высокого уровня, вплоть доотказа от членения изделия на функциональнои конструктивно разделимые части. В качествепримеров из различных отраслей техникиможно привести большие интегральные схе-мы (БИС), однокристальные ЭВМ, электро-двигатели с встроенными тормозами и датчи-ками положения, объемные блоки в строи-тельстве и судостроении и др. Все более широ-кое применение находят пяти- и шести коор-динатные сварочные роботы функциональнонеделимой конструкции с угловой системойкоординат и сравнительно небольшое исполь-зование в мировой практике имеют модульныечетырех- и пятикоординатные манипуляторысварочного инструмента с программнымуправлением.
...
средств для отдельного вида сварки (дуговой,контактной, электронно-лучевой и др.), кото-рые должны предусматривать возможностьсоздания основных модулей и исполнениясварочного оборудования из этого комплекта.Рационально построенный комплект обес-печивает возможность расширения (наращива-ния) номенклатуры модулей, обновления от-дельных технических средств на основе новыхтехнических решений и совершенствуемойэлементной базы без нарушения основныхидей и целостности комплекта с сохранениемвозможности использования ранее разработан-ных модулей.
...
Комплект модулей для создания различныхмодификаций аппаратуры для дуговой сваркипредставлен на рис. 2.2. Выбор принципа чле-нения на модули определяется тем, какие изпредъявляемых к оборудованию требованийявляются определяющими. Например, члене-ние на модули манипуляционных систем сва-рочных роботов возможно по принципу: одинмодуль — одна координата. Такое членениеотвечает требованию: наибольшее разнообра-зие компоновок и габаритных размеров обслу-живаемого пространства при наименьшем чис-ле возможно более простых модулей.
...
работке параметрических и размерных рядовэтого оборудования. В качестве главного пара-метра разрабатываемых автоматов, полуавтома-тов, источников сварочного тока для дуговойсварки принята сила тока: параметрические ря-ды предусматривают градацию этого параметра.
...
Традиционные "жесткие" методы и средст-ва автоматизации без замены или существен-ной переделки не могут быть использованыпри изменении объекта производства, что де-лает их, с одной стороны, невыгодными в ус-ловиях переменного по номенклатуре произ-водства, а с другой — превращает "жесткие"средства автоматизации в своего рода тормозтехнического прогресса, так как сложность пе-рехода на другой объект производства в этомслучае способствует продолжению выпуска ус-таревших изделий. Повышение уровня автома-тизации переменного по номенклатуре сва-рочного производства возможно, прежде все-го, на основе быстрого развития гибких авто-матизированных производств.
...
Пути повышения функциональной гибко-сти технических решений сварочного оборудо-вания ниже рассматриваются применительно кавтоматизированным технологическим ком-плексам дуговой сварки (ТКДС) как основно-го способа сварки металлов. При этом имеют-ся в виду следующие две особенности автома-тизации технологических операций с примене-нием дуговой сварки.
...
Автоматизированные ТКДС по уровнюгибкости могут быть объединены в четырегруппы [15] (рис. 2.3, табл. 2.2). Первый уро-вень гибкости предусматривает применениеметодов и средств автоматической корректи-ровки программы (АКП) работы ТКДС, т. е.корректировки траектории перемещения сва-рочного инструмента относительно изделия и(или) параметров процесса сварки индивиду-ального для каждого экземпляра сварной кон-струкции данного типа.
...
Наличие в ТКДС признаков первого уров-ня гибкости расширяет возможности их при-менения, позволяя производить автоматиче-скую сварку со значительными случайнымиотклонениями положения линии сопряженияи геометрических параметров соединения,подготовленного под сварку, от расчетных(программных) значений. Иными словами,гибкость на первом уровне — это гибкость поотношению ко всем экземплярам данного из-делия, имеющим случайные отличия один отдругого. При отсутствии у оборудования тако-го уровня гибкости и наличии случайных от-клонений, превышающих допустимые смеще-ния оси горелки от линии соединения, авто-матическая сварка без участия человека невоз-можна.
...
Второй уровень гибкости предусматриваетприменение программного управления (ПУ),исключающего, как правило, необходимостьизменения конструктивной и схемной частейТКДС при сварке различных сварных конст-
...
третья — самостоятельные изделия как со-ставные части ТКДС, например манипулятор(вращатель) изделия, сварочный аппарат, ком-плект сварочного оборудования для роботизи-рованной сварки, устройство программногоуправления;
...
четвертая — технологические модули —комплексы технических средств, способныевыполнять автоматическую сварку. Техноло-гическими модулями могут быть: колонна свыдвижной штангой и закрепленной на нейсварочной головкой в комплекте с источникомпитания и средствами управления; робот (ма-нипулятор сварочного инструмента) с ком-плектом программно-управляемого сварочно-го оборудования; закрепленная в рабочем по-ложении сварочная головка с вращателем (длясварки кольцевых швов).
...
Модули первой — четвертой групп могутбыть получены сочетанием модулей, относя-щихся к любым предыдущим группам или какфункционально неделимая конструкция. Мо-дули перечисленных групп (особенно четвер-той) могут в определенной мере обладать при-знаками гибкости первого — третьего уровней.Наиболее важное значение для технологиче-ских модулей (четвертой группы) имеет гиб-кость второго уровня — оснащенность средст-вами числового программного управления.Технологический модуль с развитым ЧПУ, об-ладающий свойством автоматизированной пе-реналадки, называют гибким технологиче-ским модулем.
...
Основой гибкого технологического модуля(ГТМ) для дуговой сварки обычно являетсяпромышленный робот (манипулятор сва-рочного инструмента с ПУ), оснащенный про-граммно-управляемым сварочным оборудова-нием со всеми автоматическими сервиснымиустройствами, включая средства автоматиче-ской очистки горелки от брызг. Такие модулиявляются основой для построения роботизиро-ванных технологических комплексов дуговойсварки (РТКДС), гибких производственныхмодулей (ГПМ) и гибких производственныхсистем (ГПС). Последние в зависимости отпринципа построения и состава техническихсредств могут иметь вид гибких автоматиче-ских линий, участков и цехов. Действительно,дополнением ГТМ манипуляторами получаютРТКДС. Следует отметить, что тип и грузо-подъемность манипуляторов изделия сущест-венно зависит от конструктивных особенно-стей и техники сварки конструкций данноготипа. Поэтому требуемое разнообразие типовманипуляторов изделия значительно большетребуемого разнообразия ГТМ. Так как струк-тура РТКДС зависит и от организации произ-водственного процесса, то число вариантовРТКДС может быть еще больше.
...
Объединяя несколько ГТМ общей транс-портной системы, например, конвейером с по-следовательной передачей изделий от одногоГТМ к другому, получают гибкую автоматизи-рованную линию (ГАЛ). Дополнением ГТМманипуляторами изделия и средствами автома-
...
тической подачи деталей на сварку и автома-тического вывода сваренных конструкций израбочей зоны создают ГПМ, которые нарядус ГТМ могут быть основой для построенияГПС самых разнообразных конструкций.
...
Оптимальный выбор комплекта модулейдля создания технологического оборудованияпредставляет собой сложную научно-техниче-скую задачу, предусматривающую возмож-ность компоновки как большинства извест-ных конструкций технологического оборудова-ния данного типа, так и прогнозируемых ихвариантов. Готовый модульный комплект тре-бует в дальнейшем значительных трудовых за-трат для его конструкторской поддержки и со-провождения с целью постоянного обеспече-ния соответствия его технического уровня не-прерывно возрастающему мировому. В частно-сти, больших усилий требует доработка ком-плекта, связанная с обновлением элементнойбазы и покупных изделий.
...
Большая трудоемкость разработки и конст-рукторской поддержки комплекта модулейдля сварочных машин, станков и установок, атакже относительно небольшой объем выпускасварочных установок (по сравнению, напри-мер, с выпуском металлорежущих станков) яв-ляются причинами того, что доля агрегатно-модульных конструкций сварочных установокне так велика, какой она могла бы быть. Всварочных аппаратах, объем выпуска которыхсущественно больше, применение агрегатно-модульных решений значительно шире.
...
Следует отметить, что вместе с этим не ис-ключается целесообразность применения в ря-де случаев жестких одноцелевых станков и ус-тановок, функционально неделимых конструк-ций и комплексов технологического оборудо-вания, жестких (непрограммных) средств авто-матизации, ТКДС без автоматической коррек-тировки программы. Выбор между жестко-стью и функциональной гибкостью техниче-ских решений определяется характером и ор-ганизацией производства, типом и конструк-тивными особенностями изделий, способомсварки и многими другими факторами и дол-жен иметь технико-экономическое обоснова-ние. Однако гибкая организация технологии иоборудования все чаще оказывается более це-лесообразной.
...
При рассмотрении сварочных операцийразличают механизацию и автоматизацию ос-новных и вспомогательных работ. Механиза-ция основных работ, например применительнок дуговой сварке, включает подачу приса-дочных, защитных и вспомогательных мате-риалов в зону плавления и перемещение сва-рочного инструмента (или группы инструмен-тов) вдоль линии соединения во время свар-ки. При автоматизации основных работ (тойже дуговой сварки) автоматическое управлениевыполняет следующие функции: возбуждениедугового процесса с изменением параметров^
...
2.5. ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ
...
режима от нулевых до заданных значений вначале сварки; стабилизацию параметров ре-жима в течение сварки или заданное их изме-нение; прекращение дугового процесса приизменении параметров режима от заданныхзначений до нулевых; корректировку положе-ния сварочного инструмента в процессе свар-ки в зависимости от случайных отклоненийлинии соединения свариваемых элементов отрасчетного положения; корректировку значе-ний параметров процесса сварки в зависимо-сти от случайных отклонений параметров со-единения свариваемых элементов на входе взону сварки и в зоне сварки, а также парамет-ров получаемого сварного соединения на вы-ходе из зоны сварки (по сравнению с расчет-ными значениями).
...
Механизация вспомогательных работ насварочных станках и установках охватывает за-грузку и закрепление заготовок и после-дующие раскрепление и выгрузку сваренногоизделия, перевод сварочного инструмента изисходного положения в точку начала сварки,отвод инструмента из точки окончания свар-ки в исходное положение, а также перемеще-ние сварочного инструмента между точкамиили участками сварки.
...
Автоматизация вспомогательных работкроме перечисленных выше включает автома-тический переход на сварку после выполне-ния соответствующих вспомогательных опера-ций.
...
Необходимо отметить, что, поскольку сва-рочные операции составляют 15 ... 20% общейтрудоемкости производства сварных конструк-ций, сокращение затрат труда на собственносварочные операции даже на 50% дает сокра-щение общей трудоемкости изготовлениясварного изделия не более чем на 10%. Толь-ко комплексная механизация и автоматизациябольшинства операций и процессов производ-ства сварных конструкций дают существен-ный экономический эффект.
...
Комплексная механизация и автоматиза-ция сварочного производства предполагает ин-теграцию как родственных, так и неродствен-ных технологических процессов, совмещен-ных в едином комплексе электросварочногооборудования [4, 14]. Примерами совмещенияродственных процессов могут служить: кон-тактная стыковая сварка и термообработкатермоупрочняемых сталей и сплавов; дуговаясварка под флюсом и наплавка; многоэлек-тродная контактная точечная или шовнаясварка и т. д. Примерами интеграции неродст-венных технологий являются, например: сты-ковая сварка со срезкой грата; автоматическаяориентация шва относительно горелки; авто-матическая сборка, в том числе с подогревомдля плотной посадки деталей; сварка и съемготовых изделий; плазменная резка и автома-тическая маркировка заготовок; плазменно-механическая обработка тел вращения и др.
...
лаживаемое сварочное оборудование с инте-грацией родственных и неродственных сваркетехнологических процессов, построенную наагрегатно-модульном принципе с высокой сте-пенью унификации [2, 9, 11, 14].
...
Высокий уровень автоматизации эффективен,главным образом, в массовом и крутшсюерииномпроизводстве, охватывающем лишь 15...25% всейпродукции машиностроения [4]. Повышениеуровня механизации и автоматизации серий-ного, мелкосерийного, а в некоторых случаяхи единичного производства оказывается воз-можным благодаря концентрации изготовле-ния сварных конструкций на специализиро-ванных производственных единицах, таких какучасток, цех, на основе применения групповойтехнологии, а также повышению производст-венной гибкости средств механизации и авто-матизации.
...
При высоких требованиях к качеству свар-ных соединений и служебным свойствам изде-лия необходимо автоматическое управлениепараметрами процесса сварки в функции це-лого ряда факторов, из которых многие опре-деляются случайными отклонениями разме-ров и положения соединяемых элементов объ-екта сварки. Такое автоматическое управле-ние наиболее эффективно в том случае, когдадля выработки управляющих воздействий ис-пользуется ЭВМ, осуществляющая одновре-менный контроль большого количества пере-менных и учет сложных и разнообразных свя-зей между ними.
...
Для реализации автоматизированных мно-гофункциональных систем управления техно-логическими процессами, построенных на базесредств вычислительной техники (АСУ ТП),необходимо автоматическое измерение пара-метров процесса сварки и параметров объектасварки. Так, для дуговой сварки параметрыобъекта сварки в общем случае должны изме-ряться до зоны плавления (положение линиисоединения свариваемых элементов, величиназазора между ними или сечение разделки, ве-личина превышения кромок и т. д.), в зонеплавления (глубина проплавления, размерысварочной ванны, температура и др.) и послезоны плавления (геометрические параметрысварного соединения, наличие и характеристи-ки внешних и внутренних дефектов). В АСУТП эта информация обрабатывается с помо-щью управляющего вычислительного ком-плекса (УВК) и используется для представле-ния оператору и документирования (режимизмерительно-информационной системы),для выдачи рекомендаций по изменению пара-метров режима сварки (режим советчика опе-ратору) и для автоматического управления тех-нологическим процессом (автоматический ре-жим). Обычно развитие АСУ ТП для новых за-дач и производственных условий происходитименно в такой последовательности.
...
Сварочное оборудование считается пригод-ным для использования в составе АСУ ТП, ес-ли оно удовлетворяет следующим требовани-ям [12]: наличия датчиков параметров процес-
...

Материаловедение
Російсько-український словник зварювальної термінології. Українсько-російський словник зварювальної термінології.
Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
Необычные свойства обычных металлов
Физические методы исследования металлов и сплавов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки