Материал: Расчет и проектирование прижимных механизмов. методические указания к проведению практических занятий по дисциплине «Проектирование технологической сборочно-сварочной оснастки». Корчагин И.Б

УДК 621.791

ББК 34.641

Составитель канд. техн. наук И. Б. Корчагин

Расчет и проектирование прижимных механизмов: методические ука-

зания к проведению практических занятий по дисциплине «Проектирование технологической сборочно-сварочной оснастки» для студентов направления подготовки 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства») очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; cост.: И. Б. Корчагин. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2020. 24 с.

В методических указаниях изложены методики расчета усилий прижатия листовых, балочных, рамных, решетчатых конструкций с использованием прижимов, наиболее часто встречаемых на практике.

Предназначены студентам, обучающимся по направлению 15.03.01 «Машиностроение» (профиль «Оборудование и технология сварочного производства») для проведения практических занятий по дисциплине «Проектирование технологической сборочно-сварочной оснастки».

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле МУ_ПТССО.pdf.

Ил. 12. Табл. 1.

УДК 621.791 ББК 34.641

Рецензент - В. В. Пешков, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии сварочного производства и диагностики ВГТУ

Издается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях сварочного производства металлоконструкций широко применяют механизированные и автоматизированные сборочносварочные установки и другое типовое и специализированное оборудование. Для выполнения любой технологической операции, необходимо, чтобы деталь (заготовка, конструкция) заняла вполне определенное положение в пространстве относительно сварочного инструмента, устройства, машины или приспособления. При сборке под сварку все детали сборочной единицы должны занимать строго определенное положение, заданное чертежом. Решить данную задачу возможно используя прижимные механизмы, которые отличает степень точности позиционирования, быстродействие, универсальность и т.д.

Рациональный выбор прижимного механизма приспособления для производства конкретного изделия является важной и ответственной задачей и требует всестороннего анализа технологии изготовления изделия.

1.РАСЧЕТ УСИЛИЙ ПРИЖАТИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ

МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ

1.1.Расчет усилия прижатия в стендах для листовых конструкций

Возможная деформация листового полотна при выполнении сварного шва представлена на рис. 1.

Рис. 1. Деформация листового полотна

Расчетное усилие прижатия q на один миллиметр длины кромки листовой конструкции определяют по формуле

( ) ,

где f – величина прогиба, мм; Е – модуль упругости материала, МПа (для сталей, используемых в производстве сварных конструкций, модуль упругости может быть принят равным 2 105 МПа); - толщина листа, мм; r – радиус выпучины мм.

Напряжение изгиба, возникшее в конструкции в результате сдерживания прогиба, вычисляется из выражения

Так для листовой конструкции шириной 1200 мм и толщиной 4 мм, прогиб величиной в 15 мм может быть предотвращен усилием прижатия

3

( )

мм

Таким образом, можно сделать вывод, что для листовой конструкции длиной 2000 мм усилие прижатия каждой кромки должно составить

.

Напряжение изгиба определим как

а

С учетом коэффициента запаса ИЭС им. Е.О. Патона в своих стендах для сборки и сварки листовых полотнищ принимает усилие прижатия каждой кромки 20 кН на 1 м длины шва.

При сравнительно малых угловых деформациях и небольших толщинах (до 5 мм) применяют метод расчета, основанный на зависимости реакционного усилия Р от величины угловой сварочной деформации (рис. 2).

Рис. 2. Угловая деформация листа

При использовании этого метода расчета необходимо проверять напряжения в шве, которые не должны превышать предела текучести металла.

Для того чтобы листы по линии прижимов не отделялись от стенда при угловой деформации, на прижимах необходимо приложить усилие

где tg можно определить из соотношения катетов прямоугольного треугольника как

Величина реакционного усилия определится как

.

Затем проверяют, не превышают ли предела текучести напряжения изгиба в металле шва

изг

изг

где W – момент сопротивления сечения листа, сопротивляющегося изгибу

Выразив изгибающий момент через реакционную силу, получим:

4

изг

Для рассматриваемой в примере конструкции

мм

Величина реакционного усилия

.

Напряжение изгиба в металле шва составит

Если в приспособлениях зажатие листов производится без предварительной постановки сборочных прихваток, то усилие трения на зажимах должно быть достаточным для преодоления температурной деформации листов в их плоскости (должно препятствовать расхождению кромок и образованию зазора

встыке).

Вмагнитном стенде сила сцепления листа со стендом по одной кромке может быть определена как

где 2 – коэффициент трения листа с опорной балкой или подкладкой (для контактирующей пары «сталь - сталь», величина 2 может быть принята равной

0,2).

В стендах, имеющих зажимное устройство состоящее из верхних клавишей (с пневмо- и гидроприводом) и нижней опорной балки или плиты, сила

сцепления листа со стендом будет равна

( )

где 1 – коэффициент трения листа с клавишами.

Если по расчету для удержания кромок требуются очень большие усилия зажатия, мощности зажимных устройств можно уменьшить, предусмотрев прихватки по концам стыка технологических выводных планок, связывающих обе кромки; либо возможна постановка соединительных скоб – «гребенок».

1.2.Расчет усилия прижатия в стендах и кондукторах

для балочных конструкций

Основные расчетные схемы зажимных устройств для балочных конструкций приведены на рисунке 3. Усилия на прижимах должны быть достаточными, чтобы деформировать балку в обратном направлении при сборке и удержать балку от деформации во время сварки и при последующем остывании.

Равномерно распределенную нагрузку q (рис. 3, а) можно определить, напомнив известные закономерности. Величина прогиба балки f, лежащей на двух опорах и нагруженной равномерно распределенной нагрузкой q, может быть определена как

5