УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРКИ И СВАРКИ КОРПУСА

Полезная модель относится к области сварки, а именно к сборочно - сварочному оборудованию и может быть использована для сборки и сварки полых корпусов в виде тел вращения.
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Уровень техники
5
Известен стенд для вращения цилиндрического тела, содержащий раму со смонтированными на ней четырьмя группами катков, из которых две группы приводные, стойки с шарнирно закрепленными на их осях двуплечими рычагами, на коротких плечах которых на осях закреплены поддерживающие катки, а на длинных плечах - подвижные противовесы с возможностью фиксации в любой точке хода (Патент РФ на изобретение №2023562, МПК B23K 37/047, 1991 г, опубл. 30.11.1994 г.) [1].
Перед установкой цилиндрического тела (изделия) производят регулировку перемещением и фиксацией противовесов по длинным плечам рычагов и обеспечивают необходимый момент для получения расчетной нагрузки на катках короткого рычага. Опускают тело на катки и вращают вокруг продольной оси, при этом оно самоустанавливается не только в момент установки, но и в процессе вращения при сварке.
Известный стенд обеспечивает надежность и долговечность работы путем равномерного распределения нагрузки опорных катков при вращении тяжеловесных цилиндрических тел.
Недостатками известного стенда являются сложность конструкции и невозможность обеспечения точности изготовления при сварке составных корпусов из-за отсутствия прижимов и фиксаторов положений отдельных деталей.
4
Известно устройство (установка) для дуговой точечной сварки длинномерных изделий, преимущественно решетчатых конструкций, содержащее, установленную на направляющих, тележку со сварочной головкой, кондуктор для закрепления изделия и устройство позиционирования сварочной головки (А.С. СССР №1207700, МКИ B23K 37/04, 1984 г. опубл. Бюл. №4, 1986 г.) [2].
При работе с устройством устанавливают и закрепляют свариваемые элементы изделия в кондукторе, при помощи устройства позиционирования (горизонтального и вертикального приводов) устанавливают и фиксируют сварочную головку в месте намечаемого точечного соединения и производят сварку, затем на тележке перемещают сварочную головку в следующую зону сварки, позиционируют ее в месте соединения, производят сварку и т.д.
Известное устройство позволяет повысить производительность путем автоматизации позиционирования (установки) сварочной головки в местах сварки.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и невозможность сварки по замкнутому контуру, например корпусов в виде тел вращения.
3
Известно устройство (установка) для автоматической сборки и сварки щелевых сит с ребрами жесткости, содержащее вращатель с оправкой на тележке, колонну с кареткой, установленную на каретке с возможностью наклона, раму с радиальными и продольными направляющими для сварочных головок, с кассетой и механизмом фиксации ребер относительно оправки и подающего толкателя (А.С. СССР №1038157, МКИ B23K 37/04, 1980 г. опубл. Бюл. №32, 1983 г.)[3].
При работе с устройством устанавливают оправку с навитой проволокой на вращатель, помещают и фиксируют кассеты с ребрами (привариваемыми элементами) на раме, вводят тележку с вращателем в зону сварки, подают ребра к поверхности проволоки при помощи толкателя и производят сварку, затем вращают оправку и производят приварку следующих ребер, операции повторяют до требуемого количества приваренных ребер. Для изготовления щелевых сит с другими размерами и количеством ребер устанавливают оправку соответствующего размера, заменяют ребра в кассетах и изменяют угол наклона рамы со сварочными головками.
Известное устройство позволяет повысить производительность путем одновременной подачи и фиксации ребер и автоматизации работы составных механизмов.
Недостатками известного устройства являются чрезвычайная сложность конструкции и недостаточная точность при изготовлении сварных корпусов с жесткими допусками, обусловленная невозможностью фиксации (поджима) привариваемых элементов изделия со стороны обратной сварочному шву (изнутри изделия).
5
За прототип, как наиболее близкое по технической сущности к заявляемому, выбрано устройство для дуговой сварки щелевых сит с ребрами жесткости по Патенту РФ на изобретение №2023564, МПК B23K 37/047, 1992 г., опубл. 30.11.1994 г.[4].
Устройство - прототип содержит оправку (основание), установленную на опоре с возможностью вращения, механизм фиксации ребер (привариваемых элементов) в виде стоек и регулируемых и поворотных прижимных планок и сварочную головку.
Работа с устройством - прототипом осуществляется следующим образом.
Устанавливают оправку с навитой проволокой на оси в опору, регулируют и фиксируют положения регулируемых планок, поворачивают поворотные планки в нерабочее положение и устанавливают ребро, прижимают его к оправке, фиксируют положение ребра переводом поворотных планок в рабочее положение (положение для сварки) и приваривают сварочной головкой, затем поворачивают оправку на величину шага (расстояние между ребрами), устанавливают очередное ребро, приваривают его и т.д. После приварки последнего ребра снимают оправку с опоры, а с нее готовое изделие.
Недостатком устройства - прототипа является недостаточная точность при изготовлении сварных корпусов с жесткими допусками, обусловленная невозможностью фиксации (поджима) привариваемых элементов изделия со стороны обратной сварочному шву (изнутри изделия).
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Указанная цель достигается тем, что устройство для сборки и сварки корпуса, содержащее основания, установленные на оси в опоре с возможностью вращения и поворотные прижимные планки снабжено, установленной между основаниями, платформой с регулируемыми упорами и фиксаторами.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель заключается в следующем.
В корпусных изделиях во многих областях техники, например в машиностроении применяются различные по конструкции корпуса. Для специальных видов изделий используют корпуса из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 7350-77 « Сталь тонколистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия ». С целью снижения материалоемкости и трудоемкости корпуса изготавливают сборными из отдельных составных частей с последующей сваркой.
При изготовлении подобных корпусов необходимо собрать конструкцию, т.е. установить составные части на определенные места и сварить их между собой при помощи сварки по ГОСТ 14771-76 «Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
Конкретный корпус представляет собой полое тело вращения, состоящее из 12 вертикальных стоек в виде пластин 155x240х40 мм с отверстиями диаметром 50 мм и горизонтальных верхнего и нижнего фланцев диаметром 710 мм и толщиной 40 мм с центральными отверстиями диаметром 500 мм и буртиками высотой 5 мм по окружности для упора пластин. Пластины образуют полую правильную призму с двенадцатиугольным основанием с расстоянием между противоположными ребрами 560±0,5 мм и допуском параллельности 0,5 мм. Фланцы между собой должны быть также параллельны с допуском 0,1 мм. Масса корпуса составляет 100-120 кг.
Поскольку корпус должен быть изготовлен из 14 деталей (12 вертикальных пластин и 2 горизонтальных фланцев) с жесткими допускаемыми предельными отклонениями целесообразно применить устройство для сборки и сварки (сварочный стапель). При этом конструкция подобного стапеля должна обеспечивать установку отдельных элементов корпуса, регулировку линейных размеров с достаточной точностью как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях изнутри, параллельность противоположных пластин и фланцев и надежную фиксацию установленных и отрегулированных составных частей конструкции. Кроме этого, для удобства работы стапель должен иметь возможность вращения вокруг центральной оси в вертикальной плоскости на подставке.
Устройства, известные из уровня техники не обеспечивают возможность сборки и сварки описанного корпуса, поэтому оптимальным вариантом решения обозначенной задачи является применение конструкции состоящей из верхнего и нижнего цилиндрических оснований с центральными отверстиями и внутренними верхними и нижними и наружными нижними прижимными планками и крепежными элементами, которые должны жестко фиксировать и одновременно прижимать пластины к буртику фланцев корпуса и сами фланцы к основаниям устройства, а также иметь обнизки для установки и ориентации фланцев и внутренней (по отношению к корпусу) цилиндрической платформы с установленными на ней подвижными упорами по числу пластин и фиксаторами последних.
Кроме того, в конструкции должны быть предусмотрены втулки на основаниях для установки оси вращения устройства с составными частями корпуса, а также опора с цангами для установки упомянутой оси и строповочные элементы для манипуляций с устройством, поскольку его суммарная масса с корпусом (изделием) составляет 500 - 600 кг.
Цель полезной модели - повышение точности изготовления.
Технический результат от использования полезной модели, по сравнению с прототипом, заключается в повышении точности изготовления путем обеспечения фиксации (поджима) привариваемых элементов со стороны, обратной стороне сварочного шва (изнутри изделия).
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено устройство для сборки и сварки корпуса, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - половина разреза А - А на фиг.1; на фиг.4 - вид Б на фиг.3, пунктирными линиями показан корпус.
Устройство содержит основания 1 и 2, установленные на оси 3 в опоре 4, прижимные планки 5, 6 и 7 и платформу 8 с упорами 9 и фиксаторами 10.
Работа с устройством осуществляется следующим образом:
- на нижнее основание 1 (здесь и далее названия нижнее и верхнее выбраны по рабочему положению корпуса на объекте) в горизонтальном положении в обнизку (на чертеже не обозначена) устанавливают нижний фланец корпуса (на чертеже не обозначен);
- в центральное отверстие нижнего фланца устанавливают платформу 8 с подвижными упорами 9 и закрепляют ее на нижнем основании 1 через, упомянутое центральное отверстие нижнего фланца;
- на нижний фланец корпуса устанавливают пластины корпуса (на чертеже не обозначены), прижимают их к буртику (на чертеже не обозначен), регулируют положения упорами 9 и закрепляют фиксаторами 10 через их отверстия и наружными (по отношению к корпусу) нижними прижимными планками 5;
- на верхнее основание 2 в горизонтальном положении в обнизку (на чертеже не обозначена) устанавливают верхний фланец корпуса (на чертеже не обозначен) и закрепляют его внутренними верхними прижимными планками 6;
- переворачивают верхнее основание 2 с верхним фланцем на 180° при помощи грузоподъемного механизма (на чертеже не показан), устанавливают его на верхние кромки пластин и закрепляют наружными верхними прижимными планками 7 с прижимом к буртику (на чертеже не обозначен) верхнего фланца корпуса;
- производят окончательное затягивание всех крепежных элементов конструкции (на чертеже не обозначены);
- производят предварительную сварку (прихватку) пластин с фланцами;
- за строповочные элементы (на чертеже не обозначены) при помощи грузоподъемного механизма (на чертеже не показан) переводят устройство с корпусом в горизонтальное положение;
- в центральные отверстия верхнего и нижнего оснований 1 и 2 устанавливают втулки (на чертеже не обозначены) и пропускают ось 3;
- устанавливают ось 3 в опору 4 и производят сварку, при этом вращают устройство с корпусом на 360°;
- ослабляют крепление, поворачивают наружные планки 5 и 7 и производят окончательную проварку недоступных мест, перекрытых упомянутыми планками;
- для извлечения сваренного корпуса из устройства описанные манипуляции производят в обратной последовательности.
Осуществление полезной модели
Разработана и изготовлена конструкция устройства для сборки и сварки корпуса.
Устройство содержит нижнее основание 1, верхнее основание 2, установленные на оси 3 в опоре 4, двенадцать наружных (по отношению к корпусу) нижних прижимных планок 5, двенадцать внутренних верхних прижимных планок 6, двенадцать наружных верхних прижимных планок 7, внутреннюю платформу 8 с двенадцатью упорами 9 и двенадцатью фиксаторами 10, не обозначенные на чертеже крепежные изделия (болты, шайбы, штифты, упоры) и рым - болты.
Конструктивно основания 1 и 2 представляют собой цилиндры из стали 20 по ГОСТ 1050-88 диаметром 980 мм, высотой 45 мм, с центральным отверстием диаметром 180 мм, обнизкой на диаметре 710 мм глубиной 3 мм и резьбовыми отверстиями для установки планок 5, 6 и 7 и рым - болтов М16 по ГОСТ 4751-73.
Ось 3 представляет собой стальную трубу по ГОСТ 8732-70 диаметром 85 мм, толщиной стенки 5 мм и длиной 520 мм.
Опора 4 представляет собой две вертикальные стойки высотой 560 мм, основание с размерами 660х920 мм из стальных швеллеров №10 по ГОСТ 8240-72 и цапф в виде пластин из стали 10 по ГОСТ 1050-88 с размерами 140x110x65 мм с пазами шириной 86 мм, глубиной 84 мм с нижним радиусом 43 мм, соединеные между собой при помощи ручной дуговой сварки по ГОСТ 5264-80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
Планки 5, 6 и 7 представляют собой пластины из стали 20 по ГОСТ 1050-88 с размерами 175х40х20 мм с центральным пазом 80х13 мм и резьбовым отверстием для закрепления на основаниях 1 и 2. Планки термообработаны (закалены) до твердости 48...52 HRC с предварительной цементацией на глубину 1,5-2 мм.
Платформа 8 представляет собой цилиндр из стали 20 по ГОСТ 1050-88 диаметром 480 мм, толщиной 33 мм с центральным отверстием 200 мм и отверстиями для установки упоров 9 и закрепления ее на нижнем основании 1.
Упоры 9 представляют собой Г-образные кронштейны из стали 20 по ГОСТ 1050-88 в виде вертикальной стойки высотой 102 мм, шириной 60 мм, толщиной 45 мм и нижней полки длиной 85 мм и толщиной 20 мм с установочными отверстиями и резьбовым отверстием М42 для установки специальных винтов (с возможностью осевого перемещения) в виде цилиндров из стали 45 по ГОСТ 1050-88 длиной 100 мм с наружной резьбой М42, внутренней резьбой М20 глубиной 20 мм для установки фиксаторов 10 и рифленой головкой диаметром 50 мм и длиной 20 мм.
Фиксаторы 10 представляют собой специальные болты из стали 45 по ГОСТ 1050-88 длиной 80 мм с усиленной шестигранной головкой длиной 35 мм, размером под ключ 27 мм и резьбой М20.
Масса устройства составляет 400-500 кг.
Работа с устройством для сборки и сварки корпуса описана в разделе « Краткое описание чертежей ».