СВАРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Технология изготовления и автоматизация производства сварных конструкций

Исходными данными для проектирования технологическо­го процесса изготовления сварной конструкции являются чер­тежи изделия, технические условия и планируемая программа вы­пуска.

Чертежи содержат данные о материале заготовок, их конфигу­рации, размерах, типах сварных соединений — решения, которые были приняты конструктором в процессе проектирования изделия и должны быть приняты к исполнению технологом. Технолог не имеет права вносить изменения в чертежи. Поэтому любому от­клонению от чертежа должно предшествовать его исправление конструктором.

Технические условия (ТУ) на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявля­ются к материалам, оборудованию и выполнению технологических и контрольных операций. ТУ кратко излагают опыт проектирова­ния, изготовления и эксплуатации, накопленный в данной отрасли; производства. Поэтому при проектировании технологических про­цессов обязательно соблюдение требований ТУ. Отклонение от них в каждом отдельном случа-е должно быть достаточно обос­новано.

Программа выпуска содержит сведения о числе изделий, кото­рые надо изготовить в течение конкретного срока (например, за год). Эти цифры служат основанием для выбора оборудования, технологической оснастки и средств механизации и автоматизации.

Кроме того, по программе выпуска производят оценку экономиче­ской эффективности этого выбора. Производственный процесс из­готовления изделий включает различные технологические, конт­рольные и транспортные операции. Главное требование, определя­ющее последовательность выполнения этих операций, их содержа­ние и обеспечение оснасткой, — выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при мини­мальной стоимости.

Последовательность выполнения основных сборочно-сварочных операций определяется выбором варианта членения конструкции на технологические узлы, подузлы и отдельные детали. Оптималь­ность такого членения определяется следующими соображениями.

1. На монтажной площадке условия труда, возможности при­менения высокопроизводительной оснастки и средств контроля качества менее благоприятны, чем на заводе. Поэтому изделия большого габарита целесообразно расчленять на такие транспор­табельные узлы, которые позволят свести к минимуму работы на монтаже.

2. С позиции доступности сварных соединений, удобства их вы­полнения и последующего послеоперационного контроля сборочно­сварочные работы целесообразно выполнять путем последователь­ного укрупнения отдельных элементов в подузлы и узлы с после­дующей сборкой всего изделия. Такое чередование сборочных и сварочных операций облегчает использование высокопроизводи­тельной сварочной оснастки, но при малой жесткости отдельных узлов может приводить к росту деформаций от сварки.

3. Для оценки ожидаемых сварочных деформаций и выбора рациональной последовательности сборочно-сварочных операций следует пользоваться расчетными методами.

4. Требуемую точность размеров и формы сварного изделия следует обеспечивать рациональным построением технологическо­го процесса и применением правочных работ на стадии заготовки элементов и сборки и сварки отдельных узлов. Правка готового изделия является, как правило, крайне трудоемкой.

5. Термообработка всей конструкции может существенно усложнить процесс изготовления, особенно в условиях серийного и массового производства. Поэтому в случае необходимости улучше­ния механических свойств, снятия остаточных напряжений или стабилизации размеров в какой-либо зоне конструкции выгоден такой выбор последовательности сборки и сварки, который позво­ляет производить местную или предварительную термообработку отдельных подузлов или деталей.

Разработка технологии имеет целью обеспечить оптимальные условия выполнения каждой отдельной операции и всего процесса в целом. Так как для разных типов сварных конструкций пред­ставления об оптимальности технологического процесса могут сильно отличаться, то соображения о рациональном построении процесса изготовления будут подробно рассматриваться в главах, посвященных типовым сварным конструкциям. Однако требование экономии ручного труда является общим и с годами приобретает

все большую остроту. В Конституции СССР говорится о необхо­димости сокращения, а в дальнейшем и полного вытеснения тяжё­лого физического хруда на основе комплексной механизации и ав­томатизации производства.

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. Систему управления составляют механизмы и средства связи, обеспечивающие точное и согласованное во време­ни взаимодействие рабочих и вспомогательных агрегатов и уст­ройств.

В области сварочного производства трудовые затраты на соб­ственно сварочные работы обычно не превышают 30%. Большой объем занимают заготовительные, сборочные и вспомогательные, особенно транспортные, операции. Следовательно, повышение про­изводительности только сварочных работ не может дать сущест­венного эффекта. Отсюда — необходимость комплексной механиза­ции и автоматизации, охватывающей весь процесс производства,, включая не только основные (заготовительные, сборочные, свароч­ные, отделочные), но и вспомогательные (транспортные, контроль­ные) операции. Совершенствование производства сварных конструк­ций требует не только наличия механизмов, способных осуществлять все необходимые операции технологического процесса, но и рацио­нальной их компоновки. При этом требования как к механизмам, так и к их компоновке определяются характером производства. Так, для единичного и мелкосерийного производства требуются универсальные устройства, пригодные для работы в широком диа­пазоне типоразмеров заготовок и изделий, тогда как для крупно­серийного и массового производства необходимо специализирован­ное оборудование, на основе которого создаются поточные и авто­матические линии целевого назначения. С учетом целесообраз­ности увеличения серийности выпускаемых изделий за счет типи­зации и унификации (см. § 1) можно выделить основные направ­ления совершенствования производства сварных конструкций.

1. Увеличение серийности выпускаемых изделий путем изыска­ния прогрессивных конструктивных форм и технологий, отвечаю­щих условиям непрерывного и синхронного цикла производства.

2. Создание и централизованное изготовление специальной тех­нологической оснастки, способной обеспечить эффективность тако­го производства.

3. Создание универсальных устройств для комплексной меха­низации процессов в индивидуальном и мелкосерийном производ­стве.

Подавляющее большинство оборудования для поточных и ав­томатических линий сварочного производства в СССР изготовля­ется отраслевыми министерствами в условиях неспециализирован­ного производства. Это ограничивает возможности отечественных организаций, и при необходимости создания новых поточных и ав­томатических линий сварочного производства, например в автомо­бильной промышленности, приходится прибегать к закупкам обо­рудования за рубежом. В других странах созданию такого обору­дования уделяют больше внимания. Это проявляется в слиянии сварочных фирм с фирмами, производящими станки с програм­мным управлением. Опыт станкостроителей в этой области способ­ствует совершенствованию сварочного оборудования и позволяет находить новые решения. Примером этого может служить созда­ние промышленных роботов. Для сварочного производства приме­нение роботов, по-вйдимому, послужит основным средством реше­ния проблемы экономии трудовых ресурсов. Универсальность ро­ботов позволяет организовывать проектирование и изготовление их в специализированных организациях крупными сериями. При­менение роботов при производстве сварных изделий может изба­вить от необходимости для каждой автоматической линии проек­тирования и изготовления сложного специализированного обору­дования. В серийном, а тем более мелкосерийном производстве универсальность роботов оказывается особенно полезной благода­ря относительной простоте перехода от производства одного типо­размера изделия к другому.

Эффективность технологической линии, обслуживаемой устрой­ствами, автоматически выполняющими отдельные операции, мо­жет быть существенно повышена с помощью ЭВМ. На их основе создают системы группового управления большим чис­лом механизмов для автоматизации не только основных, но и вспомогательных операций. Путем введения обратных связей си­стема группового управления с центральной ЭВМ позволяет орга­низовать контроль качества выполнения технологических операций с компенсацией возникающих искажений технологиче­ских режимов. Возможна также организация оперативного контроля состояния оборудования с целью повышения надежно­сти работы линии. Например, перераспределение функций вышед­шего из строя робота между остальными роботами позволяет про­водить его ремонт без остановки линии, лишь несколько снизив ее производительность. Применение группового управления агрегата­ми с помощью ЭВМ отражает один из основных принципов исполь­зования автоматических систем управления (АСУ) — обеспечение полной и эффективной автоматизации процессов про­изводства.