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 случае 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 сборочносварочных 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 сборочно-сварочные 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 тяжелого физического труда 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 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-видимому, 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.

Источник: Николаев Г.А. "Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций"