Проектирование специальной сборочно–сварочной технологической оснастки ведется на основании технических заданий, разработанных в соответствии с технологическим процессом изготовления изделия и утвержденных главным технологом или главным сварщиком предприятия.
Техническое задание включает:
1) технологический процесс сборки и сварки;
2) чертежи изделия (уточненный экземпляр);
3) базовые и установочные поверхности собираемых в установке (приспособление) деталей;
4) схему расположения зажимных элементов, их тип и развиваемые ими усилия;
5) характер работы установки (приспособления) – подъемное, поворотное, подъемно – поворотное;
6) задание на проектирование встроенной в установку (стенд) вытяжной (из зоны сварки) вентиляции;
7) рабочее давление в цеховой пневмосети;
8) рабочее напряжение электросети;
9) коэффициент сменности, режим работы и характер производства.
В техническом задании должен быть решен вопрос о способах загрузки изделия в технологическую оснастку и о связи ее с общим технологическим потоком изготовления.
После получения технического задания разработчик обязан изучить:
а) чертежи заготовки, сварного узла и готовой детали, а также технические требования на изготовление; б) технологический процесс и техническое задание на проектирование технологической оснастки; в) техническую характеристику (паспортные данные) и посадочные места оборудования, на котором будет монтироваться проектируемая технологическая оснастка.
При проектировании технологической оснастки следует придерживаться следующего порядка:
1) вычертить контур собираемого в приспособлении узла (в трех проекциях), расположив проекции так, чтобы осталось достаточно места для размещения всех элементов приспособления; контур детали вычерчивают, как правило, цветным карандашом; 2) вычертить установочные или опорные элементы приспособления; 3) вычертить зажимные и вспомогательные элементы приспособления; 4) вычертить корпус, выполнить все необходимые разрезы и сечения, проставить габаритные и контрольные размеры, а также задать необходимые технические требования на точность изготовления технологической оснастки; указать место маркировки; 5) увязать технологическую оснастку со средствами межоперационного транспорта.
Наряду с этим необходимо выполнить расчеты по определению сил зажима изделия в зависимости от величин сварочных деформаций, точности базирования в зависимости от требуемой точности изготовления, основных параметров зажимных устройств (расчет на прочность и жесткость), основных параметров силового привода.
Разработчик должен изучить современные и перспективные стандарты и строго соблюдать государственные и отраслевые нормативы.
Вопросы классификации оснастки.
Технологической оснасткой называются дополнительные технологические устройства к оборудованию, используемые для выполнения операций сборки под сварку, сварки, термической резки, пайки, наплавки, устранения или уменьшения деформаций инапряжений, контроля. Широко применяются в комплексно–механизированном сварочном производстве загрузочные, разгрузочные, подъемно–транспортные и комбинированные приспособления, чалочные устройства, типовая и специализированная тара, различный инструмент.
Учитывая, что сварочное производство комплексное, необходимо проектировать еще и оснастку для заготовительных, подготовительных и заключительных операций, а также специальный инструмент.
Отдельные приспособления не входят в состав технологического оборудования и используется независимо, самостоятельно. Другие становятся неотъемлемой частью оборудования комплексно–механизированных рабочих мест, участков, линий, цехов по производству сварных изделий. Автоматизация сварочного производства также немыслима без разработки и использования специальных приспособлений, механизмов
и агрегатов.
Сборочно–сварочной оснасткой называют совокупность приспособлений и специального инструмента для выполнения слесарных, сборочных, монтажных и других видов работ. Поэтому термин ″оснастка″ чаще применяется в судостроении, монтаже, строительстве.
Сварочные приспособления призваны:
– уменьшить трудоемкость работ;
– повысить производительность труда;
– сократить длительность производственного цикла;
– облегчить условие труда;
– повысить качество продукции;
– расширить технологические возможности сварочного оборудования;
– способствовать повышению комплексной механизации и автоматизации производства сварных изделий.
Технологическую оснастку классифицируют по нескольким признакам следующим образом:
1) по выполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве – оснастка для разметки; термической резки; сборки под сварку; сварки; комбинированные (сборочно–сварочные, заготовительно – сборочно – сварочные); для контроля качества; термообработки; правки; механические (для установки, поворота, подачи, передачи, съема изделия или деталей, подъема и перемещения сварщика, установки, поворота и перемещения сварщика, установки, поворота и перемещения сварочного автомата или полуавтомата); подъемно–транспортная (в том числе чалочные, тара специальная, бункерные устройства и т.п.);
2) по виду обработки и методу сварки – оснастка для электродуговой сварки (ручной, полуавтоматической и автоматической); электрошлаковой сварки; контактной сварки; наплавки; пайки; термической резки др.;
3) по степени специализации – оснастка специальная, предназначенная для выполнения одной определенной операции при изготовлении конкретных узлов в условиях серийного и массового производства; переналаживаемая (групповая), служащая для выполнения данной операции для группы однотипных изделий, близких по конструктивно – технологическим параметрам в условиях мелкосерийного производства; универсальная, предназначенная для выполнения сборочно – сварочных операций в условиях единичного и мелкосерийного производства;
4) по уровню механизации и автоматизации – оснастка ручная, механизированная, полуавтоматическая и автоматическая;
5) по виду установки – оснастка стационарная, передвижная и переносная;
6) по необходимости и возможности поворота – оснастка неповоротная и поворотная;
7) по источнику энергии привода вращения, перемещения зажатия деталей – оснастка пневматическая, гидравлическая, пневмогидравлическая, электромеханическая, магнитная, вакуумная, центробежно–инерционная, комбинированная (в крупносерийном и массовом производстве применяются специальные приспособления преимущественно с пневматическим приводом).
В условиях серийного производства требуется повышение производительности и облегчение труда рабочих, в связи с чем используются специальные приспособления с быстродействующими механизмами загрузки, установки, зажатия, разгрузки, поворота и т.п. Они часто встраиваются в поточно – механизированные и автоматизированные линии. В единичном производстве и при монтаже применяются простые, универсальные, переносные приспособления с винтовыми, кулачковыми, клиновыми, пружинными и электромагнитными прижимами.
Требования к конструкциям технологической оснастки:
а) удобство в эксплуатации (предполагает доступность к местам установки деталей, зажимным устройствам и устройствам управления, местам наложения прихваток и сварных швов, удобные позы рабочего, минимум его наклонов и хождений и другие требования научной организации труда);
б) обеспечение заданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;
в) обеспечение заданного качества сварного изделия (оснастка должна быть достаточно жесткой и прочной, а закрепляемые детали оставаться в требуемом положении без деформирования их при сварке);
г) возможность использования при конструировании и изготовлении оснастки типовых, унифицированных, нормализованных и стандартных деталей, узлов и механизмов (это способствует снижению ее себестоимости, сроков ее проектирования и изготовления, повышению ремонтоспособности);
д) обеспечение сборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов при сборке и прихватке (сварке), свободного съема собранного (прихваченного) изделия или монтажного приспособления;
е) обеспечение быстрого отвода тепла из зоны сварки для уменьшения коробления, заданного угла поворота изделия, свободной установки изделия, свободного доступа для осмотра, наладки и контроля;
ж) технологичность деталей и узлов приспособления, а также приспособления в целом;
з) использование механизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания и выгрузки собранного изделия, применения других средств комплексной механизации.
Оснастка должна быть безопасной в эксплуатации, иметь достаточно высокий срок службы. Для этого следует предусматривать возможность замены быстроизнашивающихся деталей и восстановления требуемой точности приспособления. Она должна включать устройства для подрегулировки в процессе сварки. В конструкции оснастки изнашивающиеся детали необходимо использовать с упрочненными рабочими поверхностями. Нужно избегать применения открытых механизмов и передач, предотвращать проникновение пыли, грязи, влаги, флюса, брызг металла на трущиеся и сопряженные поверхности. Нужно предупреждать возможность перегрузки приспособления в процессе эксплуатации, вводить предохранительные и предельные устройства, предусматривать возможность удобной очистки базовых поверхностей от шлака и флюса, уборки их после сварки.
Для предупреждения самопроизвольного раскрепления прижимов и выпадения изделия в кинематическую схему механизмов поворотных приспособлений необходимо встраивать самотормозящиеся звенья.
Целесообразность проектирования, изготовления и применения любой оснастки, а также ее конструктивная сложность должны обосновываться технико–экономическими показателями.
При разработке оснастки и оборудования следует руководствоваться принципами художественного конструирования, формообразования машин, а также эргономическими требованиями. Надо определять оптимальную рабочую позу оператора и размеры его рабочего места, хорошо представлять себе конкретные действия человека, его связи с машиной.
В сложных случаях необходимо готовить модели или макеты с целью проверки вариантов композиционных решений, а также использовать опыт других предприятий и организаций (за исключением коммерческой тайны).
Для регулировки и подстройки механизмов следует предусмотреть специальные ручки или другие устройства, которые должны быть защищены от случайных поворотов, а также смазку устройств без разработки.
Конструкция оснастки для контактной сварки должна:
1) изолироваться во избежание шунтирования тока;
2) незначительно увеличивать площадь вторичного контура машины;
3) иметь надежный подвод тока в зоне сварки;
4) оборудоваться зажимами, обеспечивающими плотное прилегание деталей и выпрямление неровностей, и упорами, предотвращающими проскальзывание зажатых деталей;
5) исключать возможность протекания сварочного тока через подшипники качения, пружины, базовые опорные стальные поверхности и фиксаторы;
6) не изготавливаться из ферромагнитных материалов, если при сварке приспособление попадает внутрь сварочного контура машины;
7) иметь интенсивное водяное охлаждение вблизи мест сварки;
8) включать элементы вторичного контура из материалов с высокой электропроводностью;
9) иметь устройства для зачистки контактной поверхности электродов и их быстрой смены;
10) оборудоваться защитными устройствами, предохраняющими рабочих от действия электрического тока, брызг металла.
Корпусные детали и кожухи не должны иметь острых кромок и углов, которые могут быть причиной травм. Приспособление должно исключать какие–либо подгоночные и доделочные работы с изделием, так как они плохо поддаются механизации и сопровождаются большими затратами времени.