МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» Факультет «Кибернетики и информационной безопасности» Кафедра «Интеллектуальные системы в управлении и автоматизации» Курсовая работа на тему: Роботизация сварочных работ по дисциплине «Роботизация технологических процессов и производств» направление 15.04.04 ‒ Автоматизация технологических процессов и производств программа: Системы искусственного интеллекта промышленного интернета вещей Выполнил: Студент 2 курса Группы МСИ2331 Проверил: Доцент кафедры ИСУиА Москва 2024 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………….……..3 ГЛАВА 1. Исследование предмета области по роботизации сварочных работ……………………………………………………………………………….6 1.1 Анализ и классификация сварочных работ, подлежащих роботизации……………………………………………………………………….8 1.2 Виды и классификация роботов для сварочных работ…………………………………………………………………….…….….10 1.3 Преимущества и недостатки использования роботов для сварки…………………………………………………………………………….11 1.4 Требования к роботу для реализации сварки……………………………...15 ГЛАВА 2. Проектирование роботизированной системы для сварки………..18 2.1 Выбор сварки рабочего колеса вентилятора………………………………18 2.2 Выбор сварочного оборудования………………………………………..…21 2.3 Технология сборки и сварки рабочего колеса вентилятора……………....41 ГЛАВА 3. Методические указания………………………………………….…45 3.1 Разработка учебных планов для переподготовки кадровых специалистов………………………………………………………………….…45 3.2 Разработка рекомендации для робота для сварочных работ……………..47 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………50 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………..51 2 ВВЕДЕНИЕ Одной из важнейших задач эффективного производства является повышение как качественного, так и количественного показателей производительности. Помимо этого, в последнее время все более широко применение находят технологии, позволяющие снизить влияние человека на процесс изготовления. Данные особенности характерны и для сварочного производства. Роботизированные комплексы (РТК) находят все более широкое применение для решения разных задач, и в наше время применяются во многих отраслях промышленности. С помощью роботизированной сварки можно получить стабильно высокое и точное качество сварных швов, не смотря на сложные конфигурации в различных пространственных положениях. Так же присутствуют такие факторы как снижение затрат на рабочую силу, улучшение качества выпускаемой продукции и повышение производительности. Несмотря на то, что при использовании сварочного робота не требуется рабочая сила, в то же время должен присутствовать компетентный специалист, который сможет правильно и грамотно настроить весь процесс выполнения сварочных операций, ведь эффективность сварных швов напрямую зависит от таких факторов как: 1. Высокая точность процесса сборки заготовок; 2. Разработка правильной последовательности выполнения сварных швов; 3. Рациональная разработка операций сварки. Так же в процессе настройки должны быть установлены основные параметры режимов сварки: сварочный ток, напряжение на дуге, диаметр присадочного материала, скорость сварки и скорость подачи присадочного материала. В наше время в сварочном производстве присутствует высокая конкуренция и повышенное требование к качеству продукции и ко всему этому на рынке труда н хватает квалифицированных сварщиков. Исходя из этого, можно сделать вывод, что рост спроса на роботизированные установки имеется как в настоящее время, так и в будущем. Задачи: 1. Изучить теоретические основы роботизации сварочных работ, включая принцип работы сварочных роботов и их функционирование в автоматизированных производственных процессах. 2. Проанализировать современные технологии и методы роботизированной сварки, определив их преимущества и недостатки. 3 3. Исследовать влияние роботизации на качество сварных швов, включая параметры, влияющие на эффективность сварочных операций. 4. Оценить экономические аспекты внедрения роботизированных комплексов в сварочное производство, включая снижение затрат на рабочую силу и увеличение производительности. 5. Провести сравнительный анализ традиционных методов сварки и роботосварочных технологий, выявив ключевые отличия и области применения. 6. Рассмотреть примеры успешного внедрения роботизированных систем в сварочное производство, анализируя полученные результаты и достижения. 7. Предложить рекомендации по оптимизации процессов сварки с использованием робототехнических комплексов для повышения производительности и качества выпускаемой продукции. 8. Оценить перспективы развития технологий роботизации в сварочном производстве, учитывая тенденции рынка и потребности отрасли. Объектом разработки является система автоматизированной сварки, использующая роботизированные технологии для повышения эффективности производственных процессов. Предметом исследования выступают методы и технологии роботизации сварочных работ, а также их применение в различных отраслях промышленности. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: 1. Исследовать предметную область роботизации сварочных работ и провести анализ сварочных процессов, подлежащих автоматизации. 2. Классифицировать и проанализировать виды роботов, используемых для сварочных работ, с акцентом на их функциональные возможности и характеристики. 3. Оценить преимущества и недостатки применения роботизированных систем в сварочном производстве. 4. Определить технические и функциональные требования к сварочным роботам для достижения высоких стандартов качества и производительности. 4 5. Спроектировать роботизированную систему для сварки на основе выбранного оборудования и технологии, предназначенной для сварки рабочего колеса вентилятора. 6. Разработать технологию сборки и сварки рабочего колеса вентилятора, описывая последовательность операций и специфику их выполнения. 7. Создать методические указания для переподготовки кадровых специалистов в области роботизации сварочных работ. 8. Предложить рекомендации по оптимизации работы роботов в сварочных процессах для повышения производительности и качества сварки. 9. Оценить будущие перспективы и направления развития технологий роботизации в сварочном производстве. В процессе разработки дипломного проекта использованы следующие методы: • теоретические методы, включающие анализ специальной научной и технической литературы, а также обобщение, сравнение, конкретизацию данных, расчеты; • эмпирические методы, включающие изучение практического опыта и наблюдение. 5 ГЛАВА 1. Исследование предмета области по роботизации сварочных работ В современном мире сварка является одним из ключевых процессов в производстве различных изделий, начиная от автомобилей и заканчивая крупными строительными конструкциями. С развитием технологий автоматизация этого процесса стала неотъемлемой частью производственных линий. Роботы для сварки играют важную роль в повышении производительности, точности и безопасности труда. Они позволяют выполнять сложные задачи с высокой точностью и скоростью, снижая при этом затраты на производство. В курсовой работе будут рассмотрены различные виды и классификации роботов для сварки, а также их особенности и области применения. Для достижения поставленных целей необходимо обратить внимание на следующие ключевые аспекты. Во-первых, важно провести исследование предметной области роботизации сварочных работ. Это позволит выявить современные тенденции и требования к сварочным процессам, что, в свою очередь, послужит основой для выбора оптимальных методов автоматизации. Во-вторых, классификация и анализ видов роботов, используемых в сварочном производстве, помогут определить их функциональные возможности. Классификация может включать в себя такие категории, как стационарные и мобильные роботы, а также их подкатегории, например, роботы с различными типами сварочного оборудования. Третий аспект включает оценку преимуществ и недостатков применения роботизированных систем в сварочном производстве. Выполнение этой задачи позволит не только понять текущие преимущества, но и выявить возможные ограничения и сложности, связанные с внедрением таких систем. 6 Далее, на основе проведенного анализа, будет определено, какие технические и функциональные требования необходимо сформулировать для сварочных роботов. Эти требования будут основываться на данных, полученных из исследований, и должны учитывать специфику различных сварочных процессов. Проектирование роботизированной системы также станет важным этапом, в ходе которого будет разрабатываться и описываться процесс сварки рабочего колеса вентилятора. Это потребует интегрированного подхода к выборам оборудования, программного обеспечения и технологий. При разработке технологии сборки и сварки особое внимание будет уделено последовательности операций и особенностям выполнения этих процессов. Это не только обеспечит надежность конструкции изделий, но и повысит эффективность всего производственного процесса. Кроме того, разработка методических указаний для переподготовки кадровых специалистов позволит подготовить квалифицированные кадры, способные эффективно работать с новейшими роботизированными системами. Последним, но не менее важным, является оценка будущих перспектив и направлений развития технологий роботизации в сварочном производстве. Это поможет определить, какие инновации могут оказать значительное влияние на сварочные процессы в ближайшие годы. В следующей главе будут рассмотрены конкретные исследования, касающиеся различных типов сварочных роботов и их применений в современном производстве. 7 1.1 Анализ и классификация сварочных работ, подлежащих роботизации Сварочные работы занимают важное место в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, строительство, автомобилестроение и другие. Однако традиционные методы сварки имеют свои ограничения, связанные с трудоемкостью, низкой производительностью и высоким риском для здоровья рабочих. В последние десятилетия наблюдается тенденция к замене традиционных методов сварки на роботизированные системы. Роботизация сварочных процессов позволяет значительно увеличить производительность, улучшить качество продукции и снизить затраты на производство. Ниже будет проведен анализ сварочных работ, которые наиболее подходят для роботизации, а также рассмотрены факторы, влияющие на выбор роботизированных систем. При анализе сварочных работ, подлежащих роботизации, необходимо учитывать следующие ключевые критерии: 1. Тип сварочного процесса: Дуговая сварка (MIG/MAG, TIG) Подходит для серийного и массового производства; - Требует высокой точности и стабильности процесса; - Может использоваться для сварки различных металлов и сплавов; - Роботизация позволяет достичь высокой производительности и качества шва. Контактная точечная сварка; - Применяется в основном в автомобилестроении и производстве бытовой техники; - Идеальна для массового производства простых геометрических форм; 8 - Роботизация упрощает процесс и повышает точность выполнения швов. Лазерная сварка: - Используется в высокотехнологических отраслях (авиакосмической, медицинской); - Обеспечивает минимальную деформацию материала и высокое качество шва; - Роботизация необходима для достижения высокой точности и скорости обработки. Плазменная сварка. - Применяется для сварки тугоплавких металлов и сплавов; - Требует точного контроля параметров процесса; - Роботизация помогает избежать ошибок и обеспечить стабильное качество шва. 2. Объем производства: - Серийное производство; - Массовое производство; - Мелкосерийное производство. 3. Геометрия свариваемых деталей: - Простые геометрические формы (прямолинейные швы); - Сложные геометрические формы (изогнутые, многослойные швы). 4. Требования к качеству шва: - Высокая точность и повторяемость; - Минимальная деформация материала; - Отсутствие дефектов (пор, трещин, непроваров). 9 5. Условия эксплуатации оборудования: - Температурные условия; - Влажность; - Наличие пыли и других загрязнений. 6. Затраты на внедрение и эксплуатацию: - Стоимость оборудования; - Затраты на обслуживание и ремонт; - Экономическая выгода от внедрения роботизированных систем. 1.2 Виды и классификация роботов для сварочных работ Рассмотрим различные виды и классификации роботов для сварки, а также их особенности и области применения. Роботы для сварки могут классифицироваться по различным критериям: По типу управления: 1. Промышленные роботы: - Эти роботы управляются программным обеспечением и выполняют заранее запрограммированные операции. Они широко используются в серийном производстве, где требуется высокая точность и повторяемость операций. 2. Коллаборативные роботы (коботы): - Коботы предназначены для работы совместно с человеком. Они оснащены датчиками и системами безопасности, позволяющими безопасно взаимодействовать с оператором. Коботы часто применяются в мелкосерийном производстве и там, где требуется гибкость в выполнении задач. По степени мобильности: 10 1. Стационарные роботы: - Стационарные роботы устанавливаются на одном месте и работают с неподвижной деталью. Они обычно используются в крупных производствах, где требуется высокая производительность и стабильность процесса. 2. Мобильные роботы: - Мобильные роботы могут перемещаться вдоль линии сборки или внутри цеха. Это позволяет использовать их в разных участках производства и повышает гибкость производственного процесса. По уровню автоматизации: 1. Полностью автоматизированные системы: - Полностью автоматизированные системы включают в себя робота, сварочное оборудование и систему управления. Все процессы выполняются без участия оператора. 2. Автоматизированные системы с участием оператора: - В этих системах оператор участвует в процессе настройки и контроля за работой робота. Оператор может корректировать параметры сварки в зависимости от условий производства. 1.3 Преимущества и недостатки использования роботов для сварки Использование роботов для сварки имеет множественные преимущества и недостатки, которые зависят от конкретных условий производства, типа сварочных работ и требований к качеству продукции. Рассмотрим их подробнее. Преимущества 1. Повышение производительности 11 Роботы могут работать круглосуточно без перерывов, что значительно увеличивает объем выпускаемой продукции за единицу времени. Это особенно важно при массовом производстве однотипных изделий. 2. Высокая точность и повторяемость Сварочные роботы обеспечивают стабильную траекторию движения электрода и постоянство параметров сварки (ток, напряжение, скорость подачи проволоки), что позволяет добиться высокой точности швов и одинакового качества всех изделий. 3. Снижение затрат на рабочую силу Использование роботов уменьшает потребность в квалифицированных сварщиках, что снижает затраты на оплату труда и обучение персонала. Кроме того, роботизированная система может выполнять работу нескольких человек одновременно. 4. Безопасность Автоматизация процесса сварки исключает непосредственное участие человека в опасных операциях, таких как работа с высокими температурами, электрическим током и излучением. Это снижает риск травм и профессиональных заболеваний у работников. 5. Уменьшение брака Благодаря стабильности работы робота количество дефектов и отклонений от нормы снижается, что ведет к уменьшению количества бракованных изделий и повышению общей эффективности производства. 6. Универсальность Современные сварочные роботы могут быть запрограммированы на выполнение различных типов сварок (дуговая, точечная, лазерная и др.), а также на обработку разных материалов (металлы, пластмассы). Это делает их универсальными инструментами для многих производственных задач. 12 7. Экономия материалов Роботы позволяют оптимизировать расход сварочной проволоки, газа и других материалов благодаря точному контролю над процессом сварки. Это приводит к снижению материальных затрат. 8. Возможность интеграции в производственные линии Роботы легко интегрируются в автоматизированные производственные линии, что позволяет создавать полностью автоматизированные комплексы, где все процессы выполняются без участия человека. Недостатки 1. Высокие первоначальные затраты Покупка, установка и настройка сварочного оборудования, включая роботов, требует значительных финансовых вложений. Также необходимы дополнительные расходы на программное обеспечение, обслуживание и модернизацию системы. 2. Ограниченная гибкость Хотя роботы могут выполнять широкий спектр операций, они менее гибки, чем люди, когда речь идет о нестандартных изделиях или изменениях в процессе производства. Перепрограммирование робота может занять значительное время и потребовать привлечения специалистов. 3. Необходимость технического обслуживания Как любое сложное оборудование, сварочные роботы требуют регулярного технического обслуживания и ремонта. Неправильная эксплуатация или отсутствие своевременного обслуживания могут привести к поломкам и простоям в работе. 4. Зависимость от программирования 13 Для корректной работы роботу необходимо точное программирование траекторий и параметров сварки. Ошибки в программе могут привести к браку или остановке производственного процесса. 5. Требовательность к подготовке деталей Для роботов необходимо хорошее качество заготовок и точные размеры, которые могут потребовать предварительной обработки. Это влечет за собой дополнительные расходы на подготовку деталей к сварке. Чтобы обеспечить высокое качество сварки, заготовки должны быть точно подготовлены и установлены в фиксированное положение. Любые отклонения могут повлиять на результат работы робота. Исследования показывают, что предварительная подготовка материалов и правильная установка обеспечивает высокую точность сварки и снижает вероятность дефектов в швах. Например, в работе "Impact of Joint Preparation on Robotic Welding Performance" (Sharma, A., Singh, R., & Kumar, V., 2023) подчеркивается, что несоответствия в заготовках могут привести к увеличению количества брака. 6. Риск потери рабочих мест. Внедрение роботизированных систем может привести к сокращению числа рабочих мест, что вызывает социальные проблемы и недовольство среди сотрудников. Исследование "Automation and Employment: A Review of the Literature" (Acemoglu, D., & Restrepo, P., 2020) свидетельствует о том, что автоматизация процессов может приводить к значительному сокращению рабочих мест в производственных секторах, равномерно распределяя эти изменения среди различных категорий работников. 7. Специфические требования к рабочей среде. Работа сварочных роботов требует создания специальных условий на производстве: защита от пыли, вибрации, температурных колебаний и других факторов, которые могут влиять на точность выполнения операций. В статье "Environmental Conditions in Robotic Welding: A Study of Their Impact on Performance" (Zhou, Y., Liu, S., & Wang, T., 2021) рассматриваются различные факторы окружающей среды, которые могут негативно влиять на эффективность работы сварочных роботов. Подобные исследования подтверждают, что создание подходящих условий труда является критически важным для достижения нужного уровня производительности. 14 Другие исследования также заключают, что для повышения качества сварки необходимо учитывать множество внешних факторов. Например, в работе "Effect of External Conditions on Robotic Welding Quality" (Gonzalez, P., & Martinez, A., 2022) подчеркивается, что изменение температурных режимов может нарушить целостность шва. Кроме того, в статье "The Importance of a Controlled Environment in Robotic Welding Applications" (Lee, H., & Kim, J., 2019) отмечается, что контроль параметров окружающей среды приводит к существенному улучшению качества сварки, что также подтверждает необходимость создания специальных условий на производственных площадках. Для достижения высоких показателей производительности и качества в сварочных роботах важно учитывать все вышеуказанные аспекты, проведя многоаспектный анализ рабочей среды и воздействий на автоматизируемые процессы. Исследование "Challenges in Robotic Welding: Environmental and Technical Factors" (Patel, R., & Thakur, A., 2021) освещает комплексный подход к изучению влияния этих факторов на результативность роботизированных сварочных установок. 1.4 Требования к роботу для реализации сварки При разработке и внедрении роботизированных систем для сварки необходимо учитывать ряд ключевых требований, которые обеспечивают высокую эффективность и надежность сварочных процессов. Эти требования можно разделить на несколько категорий: функциональные, технические, эргономические и экономические. Функциональные требования 1. Точность и повторяемость: Робот должен обеспечивать высокую точность выполнения сварочных швов и иметь возможность повторять заданные параметры с минимальными отклонениями. Это особенно важно для сложных конструкций, где высокая точность влияет на качество конечного продукта. 15 2. Адаптивность: Робот должен быть способен адаптироваться к различным условиям работы и материалам, учитывая разнообразие используемых сплавов и форм деталей. Необходима возможность программирования и переобучения под новые задачи. 3. Скорость выполнения операций: Высокая скорость сварки позволяет значительно увеличивать производительность. Робот должен быть спроектирован для выполнения сварочных операций в оптимальные сроки без снижения качества. Технические требования 1. Надежность и долговечность: Робот должен быть способен работать в условиях производственного цикла без частых поломок и простоев. Использование износостойких материалов и качественных компонентов поможет увеличить срок службы устройства. 2. Совместимость с оборудованием: Роботизированная система должна быть совместима с различными типами сварочного оборудования и механического оснастки. Возможность интеграции с существующими производственными линиями важна для минимизации затрат на модернизацию. 3. Система управления: Необходима высокая степень автоматизации и удобство в использовании системы управления роботом. Наиболее современные роботы оснащаются системами со встроенными алгоритмами для автоматической коррекции параметров работы в реальном времени. Эргономические требования 16 1. Безопасность: Робот должен быть спроектирован с учетом безопасности как для операторов, так и для технического персонала. Важно предусмотреть защитные системы, которые блокируют работу робота при наличии людей в рабочей зоне. 2. Удобство в обслуживании: Процесс технического обслуживания должен быть простым и доступным. Необходим доступ к ключевым механизмам и узлам для легкости ремонта и замены деталей. Экономические требования 1. Снижение производственных затрат: Внедрение роботизированной системы должно привести к снижению затрат на производство. Это может быть достигнуто за счет уменьшения количества брака, снижения потребности в рабочей силе и уменьшения времени, затрачиваемого на сварочные операции. 2. Возврат инвестиций: При выборе и внедрении робота для сварки следует учитывать срок окупаемости вложений. Оценка должна основываться на потенциальной экономии и повышении эффективности производственных процессов. В целом, выполнение вышеописанных требований является гарантией успешной реализации роботизированной сварки в производственных процессах. Правильно спроектированные и внедренные роботизированные системы способны значительно улучшить качество, безопасность и производительность сварочных работ, что, в конечном итоге, ведет к повышению конкурентоспособности предприятия. 17 ГЛАВА 2. Проектирование роботизированной сварки. 2.1 Выбор сварки рабочего колеса вентилятора Вентиляторы – это механические устройства, которые помогают производить забор или подачу воздуха (газов) и его транспортировку по специальным воздуховодам. Вентиляторы эксплуатируются в системах вентиляции, кондиционирования воздуха, воздушного отопления, для подачи воздуха в топки котлов, создания воздушной подушки судов и т.д. Вентиляционные системы существуют в самых разных компоновках, но в основной выделяют две главных группы – это центробежные и осевые вентиляторы. Центробежный вентилятор является более распространенным в системах вентиляции, кондиционирования и отопления. Центробежный вентилятор представляет собой рабочее колесо с имеющимися лопастями, спиральный кожух и станину с валом и подшипниками. Данный вентилятор оснащается электрическим двигателем, с помощью которого и приходит в движение. Центробежный вентилятор отличается от осевого по принципу работы. Здесь же засасываемый воздух поступает во входное отверстие устройства, затем попадает в пространство между лопатками рабочего колеса, которое вращается в кожухе и в последующем выходит через выпускное отверстие под воздействием центробежной силы. В осевом вентиляторе воздух, который засасывается при вращении рабочего колеса, выходит параллельно оси вентилятора. Составные части осевого вентилятора — это колесо, которое представляет собой втулку с прикреплёнными лопастями, находящимися под определенным углом наклона, и цилиндрическая обе- чайка, имеющая по концам два фланца. Разрабатываемое рабочее колесо в данной работе относится к осевому вентилятору. Рабочие колеса являются основными максимально нагруженными элементами вентиляционных систем. Колесо состоит из вращающейся части вентилятора, с помощью которой механическая энергия 18 передается воздуху посредством динамического действия лопаток. С их помощью перемещаемому воздуху передается энергия от электродвигателя вентилятора. Характеристика материала Рабочее колесо вентилятора будем изготавливать из конструкционной углеродистой стали обыкновенного качества Ст3сп. Данная сталь имеет категории, которые имеют различие по назначению. Изучив и составив характеристику по назначению категорий, выберем сталь 5 категории, т.к. листы из этой категории используются при изготовлении несущих элементах сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: толщиной до 25мм – в интервале температур от -40до +425℃, при толщине свыше 25мм в интервале температур от -20 до +425℃, что нам и требуется. Сварка – это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, или пластическом деформировании, или совместном действии того и другого. В настоящее время создано очень много методов сварки. Все известные виды сварки приведены и классифицированы в ГОСТ 19521-74 [5]. ГОСТ 19521-74 классифицирует сварочные процессы по основным физическим, техническим и технологическим признакам. По физическим признакам, в зависимости от формы используемой энергии, предусматриваются три вида сварки: термическая сварка, термомеханическая сварка и механическая сварка. Термический вид сварки включает все методы с использованием тепловой энергии (дуговая сварка, газовая сварка, плазменная сварка и т. д.). Термомеханический вид объединяет все методы сварки, при которых используются давление и тепловая энергия (контактная сварка, диффузионная сварка) 19 Механический вид включает методы сварки, осуществляемые с помощью механической энергии (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, сварка взрывом). Виды сварки признакам: классифицируются по следующим техническим • по способу защиты металла в зоне сварки (на воздухе, в среде защитного газа, в вакууме, под слоем флюса, с комбинированной защитой); • по степени механизации (ручная, механизированная, автоматизированная, автоматическая); по характеру защиты металла в зоне сварки (со струйной защитой, в контролируемой атмосфере). Для данной конструкции при сварке в защитных газах, выбираем смесь углекислого газа и аргона. По сравнению со сваркой в чистом аргоне или углекислом газе более легко достигается струйный перенос электродного металла. Сварные швы более пластичны, чем при сварке в чистом углекислом газе. По сравнению со сваркой в чистом аргоне меньше вероятность образования пор. Смесь аргона с углекислым газом значительно дешевле, чем чистый аргон. Данный выбор объясняю ещё тем, что при сварке в смеси Сorgon есть целый ряд преимуществ технологичных, экономичных и экологичных: лучшая форма сварного шва и внешний вид деталей; выше прочность сварных швов, значит, выше ударная вязкость; меньшее тепловложение, следовательно, меньшее коробление изделий; меньшее разбрызгивание металла при сварке, меньше времени тратится на зачистку изделия после сварки; меньше поверхностного шлака. Проще обработка поверхностей под покраску или оцинковку; отсутствие резких изломов и концентраторов напряжений; меньше риск прожога тонкостенных деталей, что в нашем 20 случае не маловажно; возможна большая скорость сварки. Меньшие сроки изготовления готовых изделий; более экономное использование дорогой сварочной проволоки; высокая стабильность дуги. Больший допустимый диапазон регулировок; меньше брака. Даже менее квалифицированные сварщики выполняют качественную сварку деталей; вредных снижение уровней шума и запыленности рабочей среды; снижение валовых выделений сварочных аэрозолей, дыма и газов. В связи с этим сварку стали Ст3сп будем производить в смеси аргона с углекислым газом, в соотношении Ar:CO2 (80:20)% (Corgon-20). 2.2 Выбор сварочного оборудования Сварочный робот MA 1440 «Yaskawa» Проанализировав продукцию, оставшуюся на Российском рынке мой выбор пал на продукцию фирмы «Yaskawa» – шестиосевой манипулятор, разработанный специально для достижения наилучших результатов сварки в труднодоступных местах и повышенных требований к качеству сварных швов. Повышенная полезная нагрузка 6 кг, система подачи проволоки, максимальный рабочий диапазон 1440 мм и встроенный шланговый пакет значительно расширяют технические возможности всего комплекса. Сварочная горелка располагается на одной оси с рукой робота, что позволяет избежать столкновений с заготовкой и другими роботами, 21 обеспечивает большую доступность, снижает нагрузки на изгиб и вращение. Сварочный робот представлен на рисунке 1. Рисунок 1 - Сварочный робот MA 1440 «Yaskawa» Ключевые преимущества робота: Полое запястье и расширенный диаметр (от 42 до 50 мм); 4 Высокая скорость; 5 По сравнению с другими моделями своего класса, имеет удвоенную нагрузку; Промышленный дизайн рукоятки предотвращает проникновение брызг и делает обслуживание легким. 22 Рисунок 2 - Эскизы рабочего робота Технические характеристики сварочного робота MA 1440 «YASKAWA» приведены в таблице 1. Типы робота MA1440 Радиус действия 1440 мм. Количество осей Защита Расположение Максимальная грузоподъем- ность на запястье 6 кг. 6 IP67 Напольное и перевернутое 23 Окончание таблицы 1. ХАРАКТЕРИСТИКИ Погрешность позиционирования Движение осей Угол поворота Ось 1 Ось 2 Ось 3 Ось 4 Ось 5 Ось 6 0,08 мм +170°до -170° +155° до -90° +240° до -175° +150° до - 150° +90° до -135° +210° до -210° Ось Макс. скорость Ось 1 Ось 2 Ось 3 Ось 4 Ось 5 Ось 6 230 в сек. 200 в сек. 230 в сек. 430 в сек. 430 в сек. 630 в сек. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ Напряжение питания 200—600 В, 50/60 Гц. Потребляемая мощность ISO-Cube при максимальной скорости 0,57 кВт. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ Вес 280 кг. РАБОЧАЯ СРЕДА Внешняя температура при работе от 0 до +45 °C. Внешняя температура при от -25 до +55 °C. транспорти- ровке и хранении На короткие периоды (не более 24 ч) до +70 °C. Относительная влажность не более 95 %. Уровень шума не более 73 дБ. Безопасность Излучение Двухканальный контур безопасности управления, функция аварийных остановки и защиты; трёхпозиционное устройство активации ЭМС/ЭМП — экранирование 24 Контроллер управления DX200 «Yaskawa» Новое поколение контроллеров Yaskawa DX200 имеет архитектуру промышленных PC и системный уровень управления роботизированными комплексами. Используются запатентованная технология одновременного управления несколькими роботами, устройствами ввода/вывода и поддерживает различные коммуникационные протоколы. Контроллер DX200 обеспечивает встроенную релейную логику, включая 4096 адресов ввода/вывода, поддержку основных протоколов сетевых шин, подключение высокоскоростного Е-сервера и I/F панелей (IO), который отображает данные HMI на пульте. Это позволяет исключить необходимость применения отдельного контроллера PLC и панели визуализации HMI, что обеспечивает значительную экономию на системном уровне, снижает сложность аппаратной части РТК и повышает общую надежность. Динамические зоны помех защищают робота и обеспечивают расширенные возможности для предотвращения столкновений. Рисунок 3 - контроллер YaskawaDX200 25 Система управления AdvancedRobotMotion (ARM) обеспечивает высокую производительность, лучшее в своем классе планирование пути и резко снижает время на обучение. Она поддерживает координированное движение несколькими роботами или другими устройствами. Небольшой и легкий пульт программирования, на базе WindowsCE, имеет цветной сенсорный многооконный экран. Инструменты программирования были разработаны для использования минимального количества нажатия клавиш и способствуют созданию новых функциональных подпрограмм и более чем 120 функций. Кроме того, новый контроллер позволяет экономить потребление энергии на 38%-70% в зависимости от задачи и типораз мерами робота. Технические характеристики вынесены в таблицу 2. Параметр Операционная система Размеры, мм Класс защиты Вес, кг Система охлаждения Напряжение питания Программная память Интерфейс Значение WindowsCE 800(W) x 1000(H) x 650(D) IP54 Прибл. 180 кг Непринудительное охлаждение 3 х 400/415/440 В 50/60 Гц 200 тыс. шагов, 10.000 инст-й и 15 тыс. прог. PLC Ethernet Сварочный источник Phoenix 352 puls «EWM» Описание сварочного источника Phoenix 352 puls «EWM»: Мультипроцессный аппарат для импульсной сварки MIG/MAG с устройством управления на передней панели. Очень большие резервы мощности позволяют применять длинные промежуточные пакеты шлангов:70 мм² до 30 м95 мм² до 40 м. Последовательные интерфейсы автоматизации (Старт/Стоп, управля- ющее напряжение, ток). Опциональные интерфейсы RINT X12, интерфейс промышленной шины BUSINT X11, интерфейс для документации PCINT X10 (+ программное обеспечение QDOC 9000 V2.0), а также система 26 контроля и ведения документации WELDQAS. Параметры, управляемые через интерфейсы: 256 сварочных заданий (JOBs) с 16 программами в программном режиме, а также скорость подачи прово- локи, корректировка длины сварочной дуги и динамики сварочной дуги при помощи управляющего напряжения. Возможна настройка с помощью программы PC300.NET через ПК или через планшетный компьютер RC300. Оптимизировано для автоматизированных работ: Уникальная цифровая система второго поколения для достижения воспроизводимых результатов сварки наивысшего качества, простая интеграция в автоматизированные системы. Модульный, пригодный для перемещения при помощи крана, штабелируемый. С газовым охлаждением, с опциональным модулем охлаждения, также с водяным охлаждением. Автоматизированное и механизированное применение в машиностроении, автомобилестроении, производстве транспортных средств, емкостей, аппаратов и в кораблестроении. Сварочный источник изображен на рисунке 4. 27 Рисунок 4 - Сварочный источник Phoenix 352 puls «EWM» Технические характеристики представлены в таблице 3. Phoenix 352 pulsExpert 2.0 MIG/MAG Диапазон регулирования сварочного тока Максимальный сварочный ток при температуре окружающей среды (ПВ 100%) Напряжение холостого хода Частота сети Сетевой предохранитель (инерционный) Сетевое напряжение (допуски) Макс. потребляемая мощность Рекомендованная мощность генерато- ра Габариты аппарата (ДxШxВ) в мил- лиметрах 5 A - 350 A TIG Ручная сварка 5 A - 350 A 5 A - 350 A 25 °C 40 °C 25 °C 40 °C 25 °C 40 °C 350 A 350 A 350 A 350 A 350 A 350 A 80 В 50 Гц / 60 Гц 3 x 25 A 3 x 400 В (-25 % - +20 %) 13,9 кВА 10,6 кВА 15 кВА 20,3 кВА 780 x 375 x 625 Вес аппарата 78,5 кг 28 таблица 3 Механизм подачи проволоки М drive 4 Rob 3 LI «EWM» Описание механизма подачи проволоки М drive 4 Rob 3 LI «EWM»: Устройство подачи проволоки для роботизированной сварки MIG/MAG, легкое исполнение; Возможность открытия слева и справа; Исполнение с левым открытием для эксплуатации на всех роботах с полыми валами, обратить внимание на специальные монтажные консоли роботов; Серийное 19-контактное гнездо подключения для обмена сигналами, например, для защиты от столкновений; Воспроизводимая скорость подачи проволоки благодаря полностью цифровому регулированию с цифровым инкрементным датчиком, регулируется с шагом 0,1 м/мин; 4-роликовый привод в металлическом исполнении с большими роли- ками (37 мм), оснащен на заводе для стальной проволоки 1,0/1,2 мм; Отдельные клавиши на передней панели для отвода проволоки, за- правки проволоки и проверки газа; Замена роликов без использования инструментов, невыпадающие винты; Чрезвычайно легкий для систем с газовым охлаждением, опциональ- ная модернизация для систем с водяным охлаждением; Имеется окно обзора для проверки узла подачи проволоки; Компактный аппарат для простого монтажа на роботе; Высокая надежность процесса благодаря управлению, 29 регулированию и контролю всех параметров процесса центральной цифровой системой шин; Светодиодный индикатор статуса процесса; Подача проволоки и ввод воды через быстродействующую соедини- тельную муфту; Монтажный щиток с устройством для разгрузки натяжения для крепления на роботе (опция). Эскиз механизма подачи представлен на рисунке 5. Рисунок 5 - Механизм подачи проволоки М drive 4 Rob 3 LI «EWM» Технические характеристики представлены в таблице 4. Скорость подачи проволоки Диаметр ролика Габариты устройства подачи проволоки (ДxШxВ) в мм Масса устройства подачи проволоки таблица 4 30 от 0,5 м/мин. до 24 м/мин. 37 мм. 345х230х250. 6,5 кг. Блок водяного охлаждения cool82 U44 «EWM» Описание блока водяного охлаждения cool82 U44 «EWM»: Эффективный модуль охлаждения с центробежным насосом. Усиленное исполнение. Чрезвычайно надежный металлический корпус. Подключение линии жидкости охлаждения сзади. Мощный насос, датчик давления, насос и вентилятор с терморегуляцией. Усиленный центробежный насос и высокая холодопроизводительность. Рекомендуется, например, для шлангов длиной свыше 15 м. Блок водяного охлаждения cool82 U44 можно рассмотреть на рисунке 6. Рисунок 6 - Блок водяного охлаждения cool82 U44 С техническими характеристиками можно ознакомиться по таблице 5. Холодопроизводительность 1600 W Производительность 5 л/мин Емкость бака 7л Выходное давление жидкости охлаждения 4,5 бар Габариты модуля охлаждения в мм 650х370х250 Масса модуля охлаждения 27,5 кг. таблица 5 Сварочная горелка RM 42W «TBi» 31 Сварочная горелка RM42W, роботизированной MIG/MAG предназначена сварки. для Обеспечивает стабильный и надежный переход тока, и, как следствие, постоянно высокое качество сварного шва. Водяное охлаждение обеспечивает стабильность параметров при максимальных токах и 100% продолжительности включения. Диаметр используемой проволоки 0,8 – 1,6 мм. Сварочная горелка изображена на рисунке 7. Рисунок 7 - Сварочная горелка RM42W Характеристики сварочной горелкиRM42W: Максимальный сварочный ток: Mix = 350 A / 100 %; CO2 = 420 A / 100 Диаметр используемой проволоки: 0,8 – 1,6 мм. %; 32 Рисунок 8 - Варианты подключения сварочной горелки Станция автоматической очистки сварочной горелки «TBi» Станция обслуживания горелки обеспечивает очистку горелки, смазку поверхности горелки специальным составом от прилипания сварочных брызг, обрезку проволоки. Для работы оператору достаточно указать в параметрах станции, с какой периодичностью необходимо производить обслуживание горелки. Или возможно обслуживание горелки по нажатию на сервисную кнопку пульта управления. Станция очистки горелок TBi BRG-2 оснащена закрытым распылительным устройством. Антипригарное средство наносится на антипригарного горелку, средства, при этом а также значительно снижается предотвращается расход загрязнение роботизированного модуля. Описание: Принцип работы – пневматический. Подача сжатого воздуха - сжатый воздух без масла, 6 бар. Сигнал управления - 24 V DC. Частота очистки - приблизит. 4-5 сек. Дозировка антипригарной жидкости – регулируемая. Контейнер с антипригарной жидкостью 500 мл. 33 Режущая способность отсекателя проволоки - макс. 1,6 мм стальной проволоки. Вес - приблизительно 14 кг (без стойки). Станция автоматической очистки сварочной горелки «TBi» представлена на рисунке 9. Рисунок 9 - Станция автоматической очистки сварочной горелки «TBi» Пульт управления комплексом «Yaskawa» 34 Рисунок 10 - Пульт управления комплексом «Yaskawa» Технические характеристики пульта управления представлены в таблице 6. Таблица 6 - Пульт управления комплексом «Yaskawa» Параметр Размеры, мм Сенсорный экран Масса, кг Системы координат робота Измерение скорости Язык Операционная система Интерфейс Значение 169 (Д) x 314.5 (В) x 50 (Ш) "5.7" цветной LCD (640 x 480 пикселей) 0.990 Декартовая / Цилиндрическая, Инструмента, Пользователя. Изменение возможно во время работы и обуче- ния. Доступны наиболее распространенные языки. Windows CE. Слоткарты Compact Flash, порт USB. Программное обеспечение MotoSim EG-VRC «Yaskawa» MotoSim® EG (MotomanSimulatorEnhancedGraphics) - это комплексный программный пакет, который позволяет проводить точное оффлайн 3D моделирование роботизированных ячеек. Программное обеспечение, может использоваться для оптимизации робота и размещения оборудования, а также для обнаружения столкновений, проработки доступности всех точек и расчетов цикла. 35 Рисунок 11 - Программное обеспечение MotoSim EG-VRC «Yaskawa» Системы слежения «SeamFinding» и «COMARC» Устройство поиска швов «SeamFinding» - поиск сварных швов с помощью ощупывания изделия перед сваркой сварочной проволокой и соплом горелки. Момент контакта определяется при появлении электрического тока через сопло/проволоку, значение которого превышает определенный уровень чувствительности. 36 Рисунок 12 - Устройство поиска швов «SeamFinding» Система отслеживания сварного шва «COMARC» - решение для отслеживания траекторий сварного шва за счет измерения данных о параметрах дуги во время сварки с поперечными колебаниями горелки. Данные о параметрах дуги система получает с собственных датчиков напряжения и тока для получения наилучших результатов сварки. Система COMARC снимает реальные данные о параметрах дуги со скоростью 25 000 раз в секунду, что в 25 раз быстрее, чем традиционные методы контроля. Базовыми функциями доступными в системе COMARC являются: Режим, при котором по результатам измерения тока дуги регулируется высота горелки над швом для поддержания определенной установки. Режим, при котором во время колебаний горелки измеряется импеданс (функция от тока и напряжения дуги) и система поддерживает его на уровне установки с помощью коррекции траектории. Также есть возможность внесения поправок для смещения положения шва ближе к одной или другой стенке. Режим, который используется при сварке за несколько проходов. При этом система запоминает траекторию первого (базового) прохода, а остальные проходы делает с помощью смещения этой траектории. 37 Рисунок 13 - Система отслеживания сварного шва «COMARC» Расширенными дополнительными функциями, которые доступны в системе COMARC являются: Режим, используемый для коррекции траектории, при котором изме- рения параметров дуги, ведутся по одной стенке. Режим, позволяющий корректировать амплитуду и скорость колеба- ний в зависимости от величины зазора на стыке соединения деталей. Рисунок 14 - Система отслеживания сварного шва «COMARC» Защитные ограждения и система безопасности Роботизированный комплекс оснащён комплексной системой безопасности, которая обеспечивает безопасную работу оператора и обслуживающего персонала предприятия. Система оснащена, защитными ограждениями на входе, лазерными 38 фотобарьерами, сервисной дверью с замками безопасности и сигнальной колонной в комплексе с интегрированной системой безопасности контроллера. Данная система, обеспечивает контроль за рабочей зоной, и в случае если периметр без- опасности будет несанкционированно пересечен – робот моментально получит команду на остановку. Рисунок 15 - Система безопасности Применение данной конструкции позволяет обеспечить защиту рабочей зоны от сварочных излучений. Таким образом, производственный процесс происходит в автоматическом режиме, полностью безопасно, под контролем оператора и системы безопасности. Комплекс оборудован защитным металлическим сетчатым ограждением со всех сторон, а также технологическими окнами для обслуживания и наблюдением за процессом сварки. 39 Рисунок 16 - Защитное металлическое сетчатое ограждение Контроль качества сварных соединений Контроль качества сварных соединений будет проводится двумя способами: визуально-измерительный контроль (ВИК) используя универсальный шаблон сварщика: ультразвуковая дефектоскопия. При ультразвуковой дефектоскопии будем использовать дефектоскоп ультразвуковой УД9812 «УРАЛЕЦ». Дефектоскоп относится к приборам общего назначения и применяется для неразрушающего контроля сварных соединений, обнаружения различных дефектов в металлических и пластмассовых изделиях, а также локализации и определения координат нахождения дефектов и оценке их условных размеров. С помощью УД9812 производится контроль сплошности и однородности объекта, выявляются коррозийные процессы в металлических материалах, включение в них неметаллических составляющих, а также обнаружение раковин, пор, расслоений. Дефектоскоп представлен на рисунке 17. 40 Рисунок 17 - Дефектоскоп ультразвуковой УД9812 «УРАЛЕЦ». 2.3 Технология сборки и сварки рабочего колеса вентилятора Таблица 7 - Технология сборки и сварки рабочего колеса вентилятора Наименование опера- ции Содержание операции Оборудование и режимы 2 Подготовка металла к запуску в производство 3 Доставка листов металла со склада. Проконтролировать качество поверхности металла. 4 2 Резка 3 Подготовка металла к сварке Произвести резку за- Установка плазменной резки готовок деталей со- Jantar; Источник для плазменной гласно чертежам. резки Hypertherm Powermax 85. Режимы резки: Диаметр сопла – 1 мм; Сила тока – 40-60А; Скорость резки – 2-3 м/мин; Напряжение – 110 В; Произвести контроль Угловая шлифмашина Bosch геометрических раз- GWS 26-230 JBV меров деталей. Все заготовки зачистить от ржавчины, масла, влаги, окалины и загрязнений. Номер операци и 1 1 41 Сборка рабочего колеса Двухосевой позициовентилятора нер установить горизонтально. Установить на позиционер приспособление для сборки рабочего колеса. В специально подготовленные пазы заднего диска расставить лопатки. Закрепит ь кольцо и установить корпус. Конструкцию точно и плотно зафиксировать прижимами. 4 Двухосевой позиционер MT1500 S2HD «Yaskawa»; Приспособление для сборки рабочего колеса вентилятора Режимы для прихваток при тавровом соединении: Диаметр проволоки: 1 мм; Сила тока: 161±5А; Скорость сварки: 24,48 м/ч; Скорость подачи электродной проволоки: 388 м/ч; Напряжение на дуге: 22±В; Расход газа: 12 л/мин; Вид газа: Corgon-20 Марка проволоки: Св-08Г2С Длина прихватки: 10мм ; Шаг прихватки:60 мм; Продолжение таблицы 7 1 5 2 Зачистка прихваток 3 На пульте управления задать программу и режимы для прихваток. Прихватки лопаток производить крест-накрест. 4 Режимы для прихваток при угловом соединении: Диаметр проволоки: 1 мм; Сила тока: 66±5А; Скорость сварки: 12, 9 м/ч; Скорость подачи электродной проволоки: 156 м/ч; Напряжение на дуге: 17±5В. Расход газа:7 л/мин Вид газа: Corgon-20 Марка проволоки: Св-08Г2С Прихватки ставятся в 8 диагональных диаметрально противоположных точках. После постановки Угловая шлифмашина Bosch прихваток зачистить GWS 26-230 JBV область от шлака, брызг и пр. 42 Сварка рабочего колеса вентилятора 6 С собранного рабочего колеса промышленного вентилятора убрать сборочное приспособление. Закрепить рабочее колесо на позиционер. Позиционер установить в вертикальное положение. Задать программу на пульте управления на сварку. Сварку лопаток производить крест-накрест. Сварочный робот MA 1440 «Yaskawa»; Сварочный источник Phoenix 352 puls «EWM»; Механизм подачи проволоки М drive 4 Rob 3 LI «EWM»; Двухосевой позиционер MT1500 S2HD «Yaskawa»; Блок водяного охлаждения cool82 U44 «EWM»; Сварочная горелка RM 42W «TBi». Режимы сварки для таврового соединения: Диаметр проволоки: 1 мм; Сила тока: 161±5А; Скорость сварки: 24,48 м/ч; Скорость подачи электродной проволоки: 388 м/ч; Напряжение на дуге: 22±В. Расход газа: 15 л/мин; Вид газа: Corgon-20 Марка проволоки: Св-08Г2С Режимы сварки для углового соединения: Диаметр проволоки: 1 мм; Сила тока: 66±5А; Скорость сварки: 12,9 м/ч; Окончание таблицы 7 1 7 8 2 3 4 Скорость подачи электродной проволоки: 156 м/ч; Напряжение на дуге: 17±5В; Расход газа: 8 л/мин. Вид газа: Corgon-20 Марка проволоки: Св-08Г2С Зачистка сварных швов После сварки зачи- Угловая шлифмашина Bosch стить сварные швы от GWS 26-230 JBV брызг и шлака. Контроль качества Провести контроль Для визуально измерительносварных соединений двумя способами: ви- го контроля (ВИК) использузуальноется универсальный шаблон измерительный кон- сварщика (УШС). троль и контроль уль- Для ультразвуковой дефектотразвуковой дефекто- скопии применяется Дефекскопии. тоскоп ультразвуковой УД9812 «УРАЛЕЦ». 43 Готовое рабочее колесо промышленного вентилятора отправить на склад готовой продукции. Складирование 9 К эксплуатации роботизированного комплекса по проектируемой технологии допускаются рабочие по профессии «Оператор роботизированной сварки», с минимальным уровнем квалификации 3. В базовой технологии работы выполнялись рабочими по профессии «Сварщик частично механизированной сварки плавлением», 4-й квалификационный уровень, в связи с этим целесообразно разработать программу переподготовки рабочих сварочной специализации и провести данную программу, в рамках промышленного предприятия. Для разработки программы переподготовки необходимо изучить и проанализировать нормативные документы: Профессиональный стандарт. «Сварщик-оператор полностью механизированной, автоматической и роботизированной сварки» (код 40.109, рег.№ 664. 44 ГЛАВА 3. Методические указания» 3.1 Разработка учебных планов для переподготовки кадровых специалистов. В соответствии с рекомендациями Института развития профессионального образования учебный план для переподготовки рабочих предусматривает наименование и последовательность изучения предметов, распределение времени на теоретическое и практическое обучение, консультации и квалификационный экзамен. Теоретическое обучение при переподготовке рабочих содержит экономический, общеотраслевой и специальный курсы. Соотношение учебного времени на теоретическое и практическое обучение при переподготовке определяется в зависимости от характера и сложности осваиваемой профессии, сроков и специфики профессионального обучения рабочих. Количество часов на консультации определяется на местах в зависимости от необходимости этой работы. Время на квалификационный экзамен предусматривается для проведения устного опроса и выделяется из расчета до 15 минут на одного обучаемого. Время на квалификационную пробную работу выделяется за счет практического обучения. Исходя из сравнительного анализа квалификационных характеристик и рекомендаций Института развития профессионального образования, разработан учебный план переподготовки рабочих по профессии «оператор роботизирован- ной сварки», который представлен в таблице 8. Таблица 8 - Учебный план переподготовки рабочих по профессии «Оператор роботизированной сварки» 45 Номер раздела 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 Наименование разделов тем 1. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБУЧЕНИЕ Основы экономики отрасли Материаловедение Основы электротехники Чтение чертежей Спецтехнология 2. ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБУЧЕНИЕ Упражнения по автоматической сварке и наплавке несложных деталей на учебно-производственном участке Работа на предприятии Консультации Квалификационный экзамен ИТОГО Количество часов всего 2 3 2 2 25 30 100 4 8 176 Продолжительность обучения один месяц. Реализация разработанного учебного плана осуществляется отделом техни- ческого обучения предприятия. Разработка учебной программы предмета «Спецтехнология» Теоретическое обучение представляет своей основной задачей формирова- ние у обучаемых системы знаний об основах современной техники и технологий производства, организации труда в объёме, необходимом для прочного овладения профессией и дальнейшего роста профессиональной квалификации и формирова- ния ответственного отношения к труду. На основе квалификационной характеристики, учебного плана переподготовки и учета требований работодателей мы разработали программу предмета «Спецтехнология». С тематическим планом предмета «Спецтехнология» можно ознакомиться по таблице 9. Таблица 9 - Тематический план предмета "Спецтехнология" 46 № п/п 1 2 3 3.1 3.2 4 5 6 Наименование темы Источники питания для роботизированной сварки Сварочные материалы Оборудование для роботизированной сварки Устройство и основные узлы роботизированного сварочного автомата Типовые конструкции сварочной головки Технология роботизированной сварки Контроль качества сварных швов Техника безопасности при работе на автоматических/роботизированных сварочных установках Итого: Кол-во часов 3 3 4 3 3 4 2 3 25 3.2 Разработка рекомендации для робота для сварочных работ. Разработка рекомендаций для роботизированных систем сварки включает в себя широкий спектр аспектов, от выбора оборудования до настройки и обслуживания, направленных на повышение эффективности и качества сварочных процессов. Ниже представлены ключевые рекомендации для оптимизации работы робота в сварочных работах. Выбор оборудования 1. Тип робота: Для сварочных работ рекомендуется использовать унифицированные промышленные роботы с достаточной грузоподъемностью и диапазоном движений. Выбор должен основываться на типе сварки (дуговая, лазерная, MIG/MAG и т. д.) и изделии. 2. Сварочное оборудование: Важно обеспечить совместимость робота с подходящим сварочным оборудованием. Использование высококачественных сварочных аппаратов, которые могут поддерживать необходимые параметры (ток, напряжение, скорость подачи проволоки), является критически важным для достижения качественных швов. 3. Оснастка: Разработка уникальной оснастки для конкретных изделий позволит увеличить точность и стабильность сварки. Оснастка должна минимизировать вибрации и обеспечивать надежное положение изделий в процессе сварки. 47 Программирование и настройка 1. Эффективное программирование: Рекомендуется использовать современные системы CAD/CAM для автоматической генерации программ сварки. Это позволяет минимизировать ошибки в программировании и ускорить процесс настройки. 2. Калибровка: Регулярная калибровка робота и сварочного оборудования необходима для поддержания точности выполнения операций. Настройка и проверка параметров должны выполняться перед началом работы и в процессе эксплуатации. 3. Адаптивные алгоритмы: Внедрение адаптивных систем, способных автоматически корректировать параметры сварки в зависимости от условий (например, изменения температуры или фона), поможет улучшить качество шва. Обучение и управление 1. Тренировка операторов: Обучение сотрудников, работающих с роботами, является важным аспектом. Специалисты должны владеть основами программирования и настройки оборудования, а также знать, как быстро реагировать на возникающие проблемы. 2. Системы мониторинга: Интеграция систем мониторинга в реальном времени для контроля за производственным процессом помогает оперативно выявлять и устранять неисправности, что позволяет снизить количество ошибок и повысить качество продукции. Обслуживание и техническая поддержка 48 1. Плановое техническое обслуживание: Регулярное обслуживание оборудования минимизирует риск поломок. Разработка графика профилактических проверок позволит поддерживать высокую производительность системы. 2. Запасные части: Необходимо иметь на складе запасные части для быстрого ремонта. Это поможет избежать длительных простоев на производстве и уменьшить затраты. Оценка эффективности 1. Анализ производительности: Регулярный анализ данных о производительности системы позволит выявить узкие места и возможности для улучшения. Сбор и анализ статистики производственных процессов помогут оптимизировать время работы и минимизировать затраты. 2. Обратная связь: Важно внедрить систему обратной связи, где операторы смогут сообщать о проблемах и предлагать улучшения. Это повысит уровень вовлеченности сотрудников и улучшит общую атмосферу на производстве. Внедрение этих рекомендаций при разработке и эксплуатации роботов для сварочных работ обеспечит не только высокое качество сварных соединений, но и позволит повысить общую эффективность производственного процесса. Правильный подход к выбору оборудования, настройке, обучению персонала и обслуживанию создаст конкурентные преимущества и позволит достичь значительных результатов в области автоматизации сварочных процессов. 49 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В курсовой работе разработана технология роботизированной сварки рабочего колеса промышленного вентилятора. Была проанализирована конструкция, подобраны способ сварки, сварочные материалы, основное и вспомогательное оборудование. В методической части курсовой работы были разработаны программа обучения для подготовки операторов роботизированной сварки 3-го рязряда работе на роботизированном комплексе, тематический план обучения и разработан план конспект урока по теме: «Знакомство со сварочным роботом Yaskawa MOTOMAN MA1440». Результаты данной работы могут быть использованы проектировании рабочего колеса промышленного вентилятора при на действующих заводах. Подведя итоги, можно считать, что задачи курсовой работы выполнены и цели были достигнуты. 50 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Сайлаубек Ж.С. Роботизированная сварка в сварочном производстве // Студенческий форум: электрон. научн. журн. 2017. № 18(18). URL: https://nauchforum.ru/journal/stud/18/27125 (дата обращения: 28.05.2019). 2. ГОСТ 1050 – 88*. Прокат сортовой, калиброванный, со специальной от- делкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. - Введ. 1991-01-01. – М.: Стандартинформ: Изд-во стандартов, 2010. – 24с. 3. Багрянский, К.В. Теория сварочных процессов / К.В Багрянский, З.А. Добротина, К.К. Хренов. - Киев: Высш. Шк., 1976. − 424 с 4. Экспериментальные и расчётные методы оценки склонности наплавлен- ного металла к образованию горячих и холодных трещин [Электронный ресурс]: Методическое пособие; Рецензент: к.т.н., доцент В. Н. Арисова/ Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/5885111/ 5. ГОСТ 19521 – 74*. Сварка металлов. Классификация. - Введ. 197501-01. – М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1978. – 14с 6. Акулов, А.И. Технология и оборудование сварки плавлением / А.И.Акулов, Г.А.Бельчук, В.П.Демянцевич. - М.: Машиностроение, 1977. – 432 с. 7. Автоматическая сварка под флюсом [Электронный ресурс] /. — Элек- трон. текстовые дан. — Режим доступа: http://weldingsite.in.ua/af.html 8. Сварочные материалы для дуговой сварки: справочное пособие: в 2 т. Т. 1 Защитные газы и сварочные флюсы / Б.П. Конищев [и др.]; под общ.ред. Н. Н. По- тапова. - М.: Машиностроение, 1989. – 544 с., ил. 9. Потапьевский, А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом: в 2 ч. Ч. 1. Сварка в активных газах – 2-е изд., перераб. / А.Г. Потапьев-ский. – Киев: Екотехнологiя, 2007. – 192 с. 10.Потапьевский, А.Г. Сварка в углекислом газе / А.Г. Потапьевский. 51 – М.: Машиностроение, 1984. – 80 с. 11. Защитные газы и сварочные флюсы / Б.П. Конищев [и др.]; под общ.ред. Н. Н. Потапова. - М.: Машиностроение, 1989. – 544 с., ил. 12. Марочник сталей и сплавов / В. Г. Сорокин, А.В. Волосникова, С.А. Вят- кин [и др.]; под общ.ред. В.Г.Сорокина. – М.: Машиностроение, 1989. – 640 с. 13. ГОСТ 14771-76* Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры (с Изменениями N 1, 2, 3). — Взамен ГОСТ 14771-69; введ. 1977-07-01. — М: Стандартинформ: Изд-во стандартов, 2007. 14. Методические указания к курсовому проекту по курсу «Оборудование отрасли». Екатеринбург. ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. университет», 2008. 38с. 15. ГОСТ 23518-79* Дуговая сварка в защитных газах. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и раз- меры; введ. 1980-01-01. — М: Стандартинформ: Изд-во стандартов, 2011. 16. Федосов, С.А. Основы технологии сварки [Электронный ресурс] : учеб. пособие / С.А. Федосов, И.Э. Оськин. — Электрон. дан. — М: Машиностроение, 2014. — 125 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/63218. — Загл. с экрана. 17. Чернышов, Г.Г. Оборудование и основы технологии сварки металлов плавлением и давлением [Электронный ресурс]: учеб. пособие / Г.Г. Чернышов, Д.М. Шашин. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург: Лань, 2013. — 464 с. — Ре- жим доступа: https://e.lanbook.com/book/12938. — Загл. с экрана. 18. Степанов, В.В. Справочник сварщика / В.В. Степанов. – 52 М.:Машиностроение, 1983. – 559 с 19. Волченко, В.Н. Контроль качества сварки / В.Н. Волченко. − М.:Машиностроение, 1975. − 328 с. 20. Троицкий, В.А. Дефекты сварных швов и средства их обнаружения / В.П. Радько, В.Г. Демидко, В.А Троицкий. – Киев: Вища школа, 2003. – 1144 с 21. Крампит, Н.Ю. Сварочные приспособления. / А.Г Крампит, Н.Ю. Крам- пит – ЮТИ ТПУ, 2008 – 95 с. 22. Sharma, A., Singh, R., & Kumar, V. (2023). Impact of Joint Preparation on Robotic Welding Performance. 23. Acemoglu, D., & Restrepo, P. (2020). Automation and Employment: A Review of the Literature. 24. Zhou, Y., Liu, S., & Wang, T. (2021). Environmental Conditions in Robotic Welding: A Study of Their Impact on Performance. 25. Gonzalez, P., & Martinez, A. (2022). Effect of External Conditions on Robotic Welding Quality. 26. Lee, H., & Kim, J. (2019). The Importance of a Controlled Environment in Robotic Welding Applications. 27. Patel, R., & Thakur, A. (2021). Challenges in Robotic Welding: Environmental and Technical Factors. 53
