Технологическая подготовка в сварочном производстве
ЛЕКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
| Производство сварных конструкций | |
| (наименование дисциплины (модуля) в соответствии с учебным планом) | |
| Уровень | бакалавриат |
| (бакалавриат, магистратура, специалитет) | |
| Форма обучения | очная, очно-заочная, заочная |
| (очная, очно-заочная, заочная) | |
| Направление(-я) подготовки | 15.03.01 Машиностроение |
| (код(-ы) и наименование(-я)) | |
| Институт | физико-технологический (ФТИ) |
| (полное и краткое наименование) | |
| Кафедра | информационных технологий в машино- и приборостроении (ИТМП) |
| (полное и краткое наименование кафедры, реализующей дисциплину (модуль)) | |
| Лектор | Боровик Татьяна Николаевна |
| (сокращенно – ученая степень, ученое звание; полностью – ФИО) | |
| Используются в данной редакции с учебного года | 2018/19 | ||
| (учебный год цифрами) | |||
| Проверено и согласовано «____» ________20___г. | |||
| (подпись директора Института/Филиала | |||
Москва 2018 г.
Современное машиностроение характеризуется применением деталей, входящих в состав машин, которые изготавливаются литьем, штамповкой, резаньем, а также с помощью сварки. К ним относятся литосварные, штампосварные, кованосварные детали и узлы.
Задача машиностроения заключается в создании оригинальных машин, необходимых для выполнения новых функций.
В современной практике такие задачи встречаются достаточно редко. Создаваемая машина представляет собой в большинстве своем итог работы инженеров нескольких поколений, однако имеет и элементы оригинальности. Разнообразие форм и размеры конструкций, их назначение и требования, предъявляемые к ним, а также прогресс техники и технологий не позволяют конструктору просто повторять готовое решение, поэтому разработка нового изделия – задача творческая, не исключающая разумной преемственности.
|
|
|
Развитию производства сварных конструкций в различных отраслях промышленности способствует в значительной степени широкое внедрение прогрессивных технологических процессов сварки и сварочного оборудования. При этом успехи сварочной науки и техники, используемые в производстве сварных конструкций, сварочные технологии, оборудование и материалы способствуют расширению номенклатуры и повышению качества выпускаемых изделий.
Весь курс дисциплины «Производство сварных конструкций» состоит из трех разделов:
1. Заготовительное производство.
2. Сборочно-сварочные приспособления и промышленные роботы.
3. Технология изготовления различных типов сварных конструкций.
Предлагаемый конспект лекций включает в себя информацию первого раздела, в котором студенты могут ознакомиться и закрепить знания в вопросах процессов изготовления сварных конструкций на этапе заготовительного производства, а именно: технологичности сварных конструкций, исходных данных для проектирования и изготовления сварных конструкций, а также этапы проектирования изделий, перспективы производства сварных конструкций, операции заготовительного производства и оборудование для их выполнения.
|
|
|
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
В ОРГАНИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Пути повышения технологичности конструкции изделия
Разработка новых изделий, обладающих новыми технико-экономическими характеристиками, является сложной комплексной задачей, для решения которой необходимо обеспечить при конкретных производственных условиях высокую технологичность изделия. Под технологичностью изделия понимается совокупность свойств его конструкции, характеризующих возможность оптимизации затрат труда, времени, средств на всех стадиях создания и эксплуатации. Таким образом, под технологичностью можно понимать ту, отвечающую требованиям эксплуатации конструкцию, проектирование, изготовление и выпуск которой обеспечивается в заданном объеме производства с высоким качеством и минимальными производственными затратами. Необходимо также, чтобы сварная конструкция отвечала требованиям технической эстетики.
|
|
|
Улучшение технологичности конструкции проводится по трем направлениям:
1) экономия металла;
2) снижение трудоемкости изготовления изделия;
3) экономия времени.
1. Экономия металла обеспечивается в результате поиска конструктивных оптимальных форм, а также точного учета характера и значений действующих нагрузок. Это возможно за счет использования уточненных методов расчета, позволяющих уменьшить вес изделия при сохранении и прочности конструкции. В этом случае целесообразно вместо решетчатых конструкций использовать оболочковые, а для обеспечения высокой жесткости применять гнутые элементы вместо тянутых, а также сотовые элементы конструкций. При работе на продольную устойчивость высокую прочность обеспечивают трубчатые элементы. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании высокопрочных сталей и сплавов с высокой удельной прочностью. Снижению веса металла способствует также применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных. Повысить прочность конструкций позволяет термообработка материалов.
|
|
|
Однако повышение прочности путем перечисленных мероприятий приводит к ухудшению свариваемости материала и снижению сопротивления разрушению. Большие перспективы связаны с применением композиционных материалов.
2. Снижение трудоемкости изготовления изделия возможно путем оптимального членения изделия на отдельные простые заготовки, при этом надо сочетать простоту форм заготовок с рациональным расположением сварных соединений. При выборе метода сварки конструктор должен учесть свариваемость материала заготовок, назначить тип соединения и обеспечить удобство выполнения сборочных операций. Выбор метода сварки включает назначение, тип сварного соединения, приемы выполнения, а также термообработку, как в заводских условиях, так и на монтаже. Точность и стабильность размеров конструкций определяется не только выбором метода, но и учетом сварочных деформаций и напряжений и мероприятий при их устранении. Необходимо помнить, что неоправданное назначение операции термообработки может существенно повысить трудоемкость изготовления изделия, что значительно скажется на себестоимости изделий особенно в условиях массового производства.
3. Экономия времени в значительной мере достигается в условиях непрерывного автоматизированного производства при крупносерийном и массовом выпуске изделий. Однако доля сварных конструкций, которые могут выпускаться в крупносерийном и массовом производстве, невелика. В мелкосерийном и единичном производстве эффективно использовать поточные линии изготовления сварных конструкций, что позволяет типизация и нормализация.
Ограниченное число деталей, их легкая сборка, возможность использования точечной контактной сварки, не требующей переворачивания изделия, – все это позволяет организовать производство сварных конструкций, например стропильных ферм, с использованием механизированных и автоматизированных поточных линий.
1.2. Этапы проектирования технологии изготовления
сварной конструкции
Процесс разработки и изготовления сварной конструкции имеет несколько этапов проектирования:
1. Техническое предложение.
2. Эскизный проект.
3. Технический проект.
4. Рабочий проект.
Этап технического предложения предполагает следующие мероприятия: от заказчика исполнителю передается техническое задание (ТЗ) – исходный документ, в котором отражается вся необходимая информация, касающаяся технических, эксплуатационных требований к исследованиям или проектируемому объекту, указываются этапы проведения работ, разрабатываемая техническая документация, показатели качества и технико-экономические требования. После получения ТЗ исполнитель предлагает заказчику несколько вариантов выполнения задания и согласовывает их с заказчиком.
На этапе эскизного проектирования выявляется принципиальная возможность обеспечения заданных служебных свойств изделия при разных вариантах оформления и оценивается их технологическая целесообразность. Генеральное конструирование, оформление предопределяются опытом создания изделия данного типа, а выбор формы и размеров отдельных элементов конструкций определяется параметрами и особенностями данной конструкции. При проектировании этих элементов конструктор, наряду с выбором материалов и метода получения заготовок, назначает расположение сварных соединений, их тип и способ сварки. Таким образом, уже на первом этапе решаются вопросы технологичности конструкции путем использования возможностей компоновки конструкций из отдельных элементов и применения прогрессивных способов сварки. Если конструкция разработана без учета технологичности, то технолог не в состоянии использовать эффективные передовые сварочные технологии.
На этапе технического проекта конструкции основных и наиболее трудоемких деталей и элементов прорабатываются в нескольких вариантах, которые сравниваются между собой по технологичности и надежности, а также по другим технико-экономическим показателям.
Этап рабочего проектирования предполагает детальную технологическую разработку выбранного варианта изготовления сварной конструкции. На этом этапе уточняются чертежи и технические условия на изготовление крупных заготовок и узлов, в том числе поступающие от смежных предприятий. После этого прорабатывается документация на все основные узлы и детали, а также составляются технические условия на сборку изделия, его испытание и эксплуатацию. Рабочие чертежи отправляются в отдел главного сварщика, где при разработке технологий, конструкции выявляются недостатки, связанные с выбором материала с учетом свариваемости видов заготовок, размеров швов, характера подготовки кромок, припусков на обработку и т.д. и т.п. По согласованию с конструктором-технологом, который ведет разработку данного изделия, вносятся изменения в чертежи и технологическую документацию.
В ряде случаев при решении сложных вопросов, к которым можно отнести выбор материалов, способа сварки, технологии, привлекается научно-исследовательская организация для проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР).
1.3. Исходные данные для проектирования
и изготовления сварных конструкций
Исходными данными для проектирования и изготовления сварной конструкции являются:
1) чертеж изделия;
2) технические условия на изготовление изделия;
3) программа выпуска изделия.
1. В чертежах дается информация о материалах заготовок, их конфигурации, размерах, типах сварных соединений. Это решение принимается конструктором, технолог должен принять его к исполнению, то есть технолог не имеет право вносить изменения в чертежи.
2. Технические условия на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, предъявляемых к материалу, оборудованию, выполнению технологических и контрольных операций, и достаточно обширный список требований. Технические условия бывают общие, дополнительные и специальные. Технические условия – это результат накопленного опыта конструирования и изготовления продукции на каком-либо предприятии или отрасли.
3. Программа выпуска содержит сведения о количестве изделий, которые надо изготовить в течение определенного периода, она служит обоснованием выбора технологии и оборудования, технологической оснастки, средств механизации и автоматизации. По программе выпуска производится оценка экономической эффективности предложенной разработки.
Производственный процесс изготовления сварных конструкций включает в себя различные заготовительные, сборочные, сварочные, контрольные, отделочные и другие операции. Главным требованием, определяющим последовательность этих операций, их содержание, обеспечение оснасткой и т.д., является выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.
Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций определяется выбором варианта членения изделия на узлы, под-узлы и детали. Такое членение определяется следующим:
1. Изделие большого габарита необходимо разделять так, чтобы свести к минимуму работы на монтаже.
2. Должны быть обеспечены доступность и удобство при выполнении технологических операций и послеоперационного контроля.
3. Следует пользоваться расчетными методами для оценки ожидаемых деформаций и напряжений с тем, чтобы выбирать оптимальную последовательность сборочно-сварочных операций.
4. Точность размеров и форму сварочного изделия можно обеспечить рациональным построением технологии процесса и применением правочных работ на стадии получения заготовок, сборки и сварки отдельных узлов, поскольку правка готового изделия может быть достаточно трудоемкой или невозможной.
5. В случае необходимости улучшения механических свойств путем снятия остаточных напряжений или стабилизации размеров, в какой-либо зоне конструкции, надо выбирать такую последовательность сборки и сварки, которая позволяла бы производить местную или предварительную термообработку отдельных узлов и деталей или конструкции в целом.
1.4. Основные проблемы на пути механизации и автоматизации
при производстве сварных конструкций
При разработке технологического процесса требования экономии ручного труда всегда были и остаются основными.
Под механизацией производственного процесса понимают замену ручного труда работой машин. При автоматизированном процессе обслуживающий персонал выполняет лишь функции наладки и наблюдения за работой приборов и систем управления. Система управления – это механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во времени взаимодействия рабочих и вспомогательных агрегатов и устройств.
Трудовые затраты непосредственно на сварочные работы в области сварочного производства не превышают 30 % от общего объема работ производства сварных конструкций.
Большой объем занимают заготовительные, сборочные, а также другие вспомогательные и особенно транспортные операции. Следовательно, необходима механизация и автоматизация всего комплекса производства сварных конструкций. Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличия оборудования и механизмов, обеспечивающих операции технологического процесса, но и их рациональной компоновки. Так, в единичном и мелкосерийном производстве применяются универсальные устройства для серийного и массового производства, т.е. используется специализированное оборудование, на основе которого создаются механизированные и автоматизированные поточные линии.
Исходя из вышесказанного, основные направления совершенствования производства сварочных конструкций заключаются в следующем:
1. Увеличение серийности выпускаемых изделий путем изыскания прогрессивных конструктивных форм и технологий, отвечающих условиям непрерывного и механизированного типа производства.
2. Создание и централизованное изготовление специальной технологической оснастки.
3. Создание универсальных устройств, обеспечивающих комплексную механизацию технологических процессов в индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Создание отечественных поточных механизированных и автоматизированных поточных линий отдельными отраслевыми министерствами в условиях неспециализированного производства ограничивает возможности этих линий при создании новых производств.
Здесь следует дать определение механизированных и автоматизированных поточных линий: они представляют собой совокупность рабочих мест, оснащенных основным и вспомогательным оборудованием, где выполняются технологические операции, связанные между собой транспортными средствами.
Расширение производства возможно при слиянии сварочных фирм с другими фирмами, специализирующимися, например, в области автоматики.
Вопросы совершенствования производства сварных конструкций могут быть решены путем создания промышленных сварочных роботов. Применение роботов в производстве сварных конструкций может избавить от необходимости создания сложного специализированного оборудования для каждой сложной и дорогостоящей автоматической линии. Универсальность роботов становится полезной благодаря относительной простоте при переходе на изготовление одного типа изделия к другому.
Эффективность технологической поточной механизированной линии с элементами автоматики может быть существенно повышена путем применения электронной вычислительной техники (ЭВМ). Система группового управления большого числа механизмов на основе ЭВМ может обеспечить работу не только на основных, но и вспомогательных операциях. С введением обратных связей этой системы с центральной ЭВМ можно организовать контроль качества выполнения технологических операций.
Таким образом, с применением ЭВМ возможна организация контроля работоспособности основного и вспомогательного технологического оборудования. Групповое управление агрегатами с помощью ЭВМ отражает один из основных принципов использования автоматических систем управления (САПР) – обеспечение полной автоматизации технологических процессов.
Технологическая подготовка в сварочном производстве
Технологический процесс изготовления сварной конструкции необходимо разрабатывать одновременно с ее проектированием. Для получения в достаточной степени технологичности конструкции надо использовать все свойства материалов, а также предусматривать максимальное использование автоматизированных способов сварки. Правильная последовательность операций сборки и сварки приводит к минимальным деформациям, повышению точности и прочности конструкции. При проектировании конструкции следует учитывать, что величина деформации зависит от свойств металла, конструктивной формы изделия, сечения свариваемых элементов, технологии сварки, то есть между технологией изготовления и самой конструкцией изделия имеется определенная взаимосвязь. Поэтому данные вопросы требуют комплексного решения на стадии разработки рабочих чертежей и рабочей технологии.
Разработка технологического процесса начинается с разработки принципиальной технологии. На этом этапе осуществляется разделение конструкции на отдельные технологические узлы, определяется необходимое сборочно-сварочное оборудование, производится технико-экономическое сравнение вариантов технологических процессов.
На основании полученной информации технолог составляет заявки на оборудование, разработку чертежей на стандартное оборудование и оснастку, которая передается в цехи для изготовления. Контроль над выполнением этих мероприятий проводит технолог, ведущий изделие.
По мере поступления сборочно-сварочного оборудования производится отладка отдельных операций технологических процессов, при этом уточняются режимы сварочных конструкций, приспособление и так далее. При разработке рабочих чертежей составляются технологии, в этот период уточняется принципиальная технология в связи с отдельными изменениями в конструкции и рабочих чертежах, определяется операция технологического процесса и последовательность, уточняется и дорабатывается конструкция оснастки, проектируются методы контроля качества и испытания изделия. Технологический процесс на следующем этапе разрабатывается на технологических картах на основании рабочих чертежей производственных возможностей технических условий. На основании карт технологических процессов определяется трудоемкость по всем видам работ, по ней определяется потребность оборудования, количество рабочих мест, сварочных материалов, основного металла, электроэнергии. Завершительным этапом технологической подготовки является изготовление опытной партии изделий, при этом уточняются все данные, относящиеся к технологическим процессам.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 9180; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!