Основные технические данные МСХС-5-3

Рабочее давление сжатого воздуха, МПа                             0,4

Расход сжатого воздуха, м³/ч                                                1,0

Номинальное сварочное усилие осадки, кН                           50 

Максимальное расстояние между рабочими торцами

                   зажимных губок, мм                                          11

Производительность машины, сварок/час                  до 200

Габаритные размеры, мм                                       85×320×300

Масса, кг                                                                                    62

Рис. 1.5. Конструктивная схема машины МСХС-5-3: 1 – корпус; 2 – сменная планка; 3 – крышка пневмоцилиндра; 4 – пневмоцилиндр; 5 – зажимные губки; 6 – неподвижный зажим; 7 – подвижный зажим; 8 – ось; 9 – тяга; 10 – крышка пневмоцилиндра; 11 – ось; 12 – рычаг; 13 – манометр; 14 – основание зажима; 15 – ось; 16 – направляющая; 17 – рычаг; 18 – тяга; 19 – ось; 20 – эксцентрик; 21 – механизм обрезки; 22 – пневмоцилиндр; 23 – кожух; 24 – шток; 25 – кран механизма осадки; 26 – кран механизма обрезки; 27 – рукоятка эксцентрика

На корпусе машины 1 размещены механизмы обрезки заготовок, зажатия и осадки деталей; внутри корпуса – цилиндр механизма обрезки, трехходовые пневматические краны переключе­ния подачи и выпуска воздуха из цилиндров обрезки и осадки, а также редуктор, регулирующий давление сжатого воздуха в цилинд­ре механизма осадки деталей при сварке. Давление контролируется с помощью манометра 13.

Механизм осадки машины рычажно-пневматический.

Сварочное устройство закреплено на двух крышках 3 и 10 пневмоцилиндра 4 механизма осадки.

Зажимной механизм имеет неподвижный 6 и подвижный (при сварке) 7 зажимы. Основания 14 зажимов сидят на направляющих 16. С основаниями зажимов шарнирно соединены при помощи осей 15 рычаги 17. В гнездах оснований 14 и рычагов 17 крепятся сменные зажимные губки 5. К передним концам рычагов 17 шарнирно прикреплены тяги 18, на осях 19 которых сидят эксцентрики 20 с рукоят­ками 27. Когда рычаг 17 опущен, зажимные губки смыкаются, а эксцентрики, подвешенные на тяге 18, подводятся под передние выступы оснований 14. При повороте эксцентрики упираются в эти выступы и надежно зажимают детали в губках.

Основание зажима 6 неподвижно при сварке и прижато к левой крышке 3 (стенке). Основание зажима 7 скользит по направляющим 16. Оно соединено с левым концом тяги 9. Правый конец этой тяги шарнирно со­единен с концом короткого плеча рычага 12, сидящего на оси 11. Нижний конец этого рычага (конец его длинного плеча) шарнирно соединен с концом штока 24 поршня цилиндра 4. Все соединения рычажной системы с зажимом 7 – шарнирные. Для того, чтобы можно было производить сварку проводов неограниченной длины, ось 8 и тяга 9 имеют паз. Правая часть сварочного устройства закрыта съемным кожухом 23.

Обрезное устройство (механизм обрезки) 21 состоит из корпуса, внутри которого помещен подвижный нож, соединенный со штоком поршня пневмоцилиндра 22. К боковым стенкам корпуса 21 крепится сменная стальная планка 2, имеющая отверстия, размеры которых соответствуют размерам проводов, подлежащих сварке. Нож прижат к задней (внутренней) плоскости планки 2.

Перед обрезкой провода нож должен быть опущен в крайнее нижнее положение, чтобы его режущая кромка находилась под от­верстиями планки 2. Для этого надо рукоятку 26 крана, управляю­щего воздухом в цилиндре 22, перевести в крайнее правое поло­жение. В результате нижняя камера пневмоцилиндра сообщается с атмосферой, а сжатый воздух поступает в верхнюю камеру и пере­мещает поршень со штоком и ножом резака вниз.

Подготовка к сварке механизма осадки осуществляется сле­дующим образом. При переводе рукоятки 25 крана распределения воздуха в пневмоцилиндре механизма осадки в крайнее правое положение сжатый воздух поступает в правую камеру цилиндра 4, а левая его камера сообщается с атмосферой. Поршень со штоком 25 передвигаются влево и через рычаг 12 и тягу 9 переводят под­вижный зажим 7 вправо в исходное положение.

Работа на машине МСХС-5-3 производится в следующей после­довательности. Подлежащие сварке заготовки вставляют в соответствующее отверстие планки резака и переводят рукоятку соответствующего крана влево. При этом происходит обрезка конца провода. Подготовленные детали устанавливают в губках зажимов с требуемым для сварки вылетом. Поворотом рукоятки эксцентрика зажимают детали в губках. Затем переводят влево до упора ру­коятку крана механизма осадки. При этом свариваемые детали сближаются, осаживаются и происходит сварка. По окончании осадки открывают зажимы и откидывают рукоятки эксцентриков, после чего поворотом рукоятки вправо разводят зажимы.

Как отмечалось выше, одним из важных требований к механизму зажатия является обеспечение надежного зажатия деталей в губках, предотвращающего раскрытие губок и проскальзывание в них свари­ваемых заготовок при осадке. Наиболее полно этому требованию удовлетворяет механизм «замкового» типа, применяемый в машине МСХС-5-3 (рис. 1.6).

В устройстве применена система двух механизмов, связанных между собой тягой 3. При повороте рукоятки 5 вниз происходит поворот эксцентрика 4, который через тягу 3 заставляет подвижный зажим 1 сближаться с неподвижным зажимом 6, при этом губки 2 и 7 смыкаются и зажимают свариваемые детали. «Замок» обеспечивается эксцентриком.

Рис. 1.6. Схема зажимного механизма: 1 – подвижный зажим; 2 и 7 – губки;

3 – тяга; 4 – эксцентрик; 5 – рукоятка; 6 – неподвижный зажим

Усилие, передаваемое через эксцентрик на зажимы при поворо­те рукоятки 5, рассчитывается по формуле

 ,                               (1.1)

где F_э       – усилие, передаваемое эксцентриком, Н;

    Q   – усилие поворота рукоятки, Н (при расчетах эта сила обычно принимается равной 150 Н);

l₁        – плечо приложения силы Q, мм;

   – расстояние от оси вращения эксцентрика до точки соприкосновения его с неподвижным зажимом, мм;

D        – диаметр эксцентрика, мм;

e             – эксцентриситет, мм;

φ       – угол трения между эксцентриком и подвижным зажимом, град;

φ₁       – угол трения на оси эксцентрика, град;

α         – угол подъема кривой эксцентрика, град.

Углы φ и φ₁ , выбираются из условия самоторможения:

φ = φ₁ = 5^o43`.

Угол α определяется из условия

                 .                                       (1.2)    

Усилие зажатия деталей в губках определяется из соотношения:

 .                          (1.3)

1.2. Цель работы

1.2.1. Изучить особенности конструкции и принцип действия оборудования для стыковой холодной сварки на базе машины типа МСХС-5-3.

1.2.2. Получить навыки инженер­ного подхода к расчету и проектированию силовых элементов и узлов сварочного обо­рудования.

1.2.3. Освоить приемы подготовки сварочного оборудования к работе, на­стройки на режим сварки и выполнения сварного соединения.

1.3. Оборудование, приборы, инструменты и материалы

1.3.1. Машина для холодной стыковой сварки МСХС-5-3 с набором сменных зажимных губок.

1.3.2. Машина РТ-250М для испытания образцов на растяжение.

1.3.3. Машина МГ-1 для испытания образцов на перегибы.

1.3.4. Динамометр для измерения усилий.

1.3.5. Микрокалькулятор.

1.3.6. Инструменты (металлическая линейка, штангенциркуль, плоскогубцы, тиски, отвертка).

1.3.7. Свариваемые материалы (медные или алюминиевые проволоки).

1.3.8. Шаблоны для контроля длины вылета проволоки при установке в губках.

1.4. Методика выполнения работы

1.4.1. Сделать эскиз конструктивной схемы компоновки и взаимосвязи основных элементов и узлов машины МСХС-5-3.

1.4.2. Составить пневматическую схему машины.

1.4.3. Начертить кинематическую схему механизма осадки машины.

1.4.4. Составить расчетную схему, измерить геометрические пара­метры механизма и сделать расчет усилия осадки.

1.4.5. Измерить геометрические параметры механизма и сделать расчет усилия зажатия деталей в губках.

1.4.6. Сделать эскиз (без указания размеров) зажимных губок,
раскрывающий их функции.

1.4.7. Провести опыты по сварке проволок. Для реализации опытов необходимо:

1.4.7.1. Установить на машине зажимные губки, соответствующие сечению (диаметру) свариваемых проволок;

1.4.7.2. Установить рукоятки кранов механизма обрезки и осадки в среднее положение, при котором сжатый воздух не поступает ни в одну из камер цилиндров;

1.4.7.3. Открыть вентиль подачи воздуха из магистрали к машине и проверить работоспособность обоих механизмов, обеспечив
холостой ход резака и подвижного зажима; привести механизмы обрезки и осадки в исходное положение;

1.4.7.4. Обрезать концы проволок и визуально проверить качество подготовки торцов;

1.4.7.5. Зажать заготовки в губках машины, установив по шаблону соответствующий вылет, который должен быть равен при сварке:

алюминиевых проволок                   ~ диаметру;

медных проволок                              ~ 1,3 диаметра;

алюминиевых проволок с медными ~ соответственно, диаметру и 1,3 диаметра;

1.4.7.6. Установить с помощью редуктора по манометру требуемое давление сжатого воздуха, которое по рекомендациям завода-изготовителя оборудования должно быть:

для проволок диаметром до  2,5 мм      - 0,2 МПа;

                                        от   3,5 до 5 мм - 0,4 МПа;

                                        более 5 мм         - 0,5 МПа;

1.4.7.7. Произвести сварку образцов;

1.4.7.8. Освободить сваренные детали;

1.4.7.9. Отвести подвижный зажим в крайнее правое положение и извлечь сварной узел;

1.4.8. Проверить качество сварного соединения:

путем визуального осмотра характера (симметрии) высаженного металла (облоя);

путем перегибов зоны сварки под углом 45^о (перед этим уда­лить облой).

1.4.9. Занести результаты опытов в таблицу.

Таблица 1.1

Результаты экспериментов

1.5. Содержание отчета

1.5.1. Технологические возможности и основные технические дан­ные машины МСХС-5-3.

1.5.2. Конструктивная схема компоновки в машине элементов и
узлов, обеспечивающих выполнение сварного соединения, с обозначением позиции и указанием их функционального назначения.

1.5.3. Кинематическая схема механизма осадки и описание его
работы.

1.5.4. Кинематическая схема механизма зажатия и расчет усилия зажатия, сравнительная оценка его с номинальным усилием осадки.

1.5.5. Эскиз зажимных губок с обоснованием их конструктивных элементов.

1.5.6. Таблица результатов опытов по сварке.

1.5.7. Общие выводы по работе.

1.6. Контрольные вопросы

1.6.1. Дайте физическое объяснение необходимости применения при холодной сварке больших усилий осадки.

1.6.2. Перечислите основные элементы и узлы машины МСХС-5-3.

1.6.3. Каковы требования к механизмам зажатия оборудования для стыковой сварки и как они реализуются в машине МСХС-5-3?

1.6.4. Каковы требования к зажимным губкам и как они реализуются в машине МСХС-5-3?

1.6.5. Дайте объяснение результатов опытов по сварке проволок.