ТЕМА: Полная сборка изделия под сварку
ПЛАН:
1. Изучить теоретический материал.
2. Виды и способы сборки.
3. Правила сборки.
4. Виды и назначение сборочных, технологических приспособлений и оснастки.
1. Виды и способы сборки.
Трудоемкость сборки деталей под сварку составляет около 30% от общей трудоемкости изготовления изделия. Для уменьшения времени сборки, а также для повышения ее точности применяют различные приспособления.
Сборка под сварку может выполняться следующими способами:
полная сборка изделия из всех входящих в него деталей с последующей сваркой всех швов;
поочередное присоединение деталей к уже сваренной части изделия - при невозможности применения первого способа;
Предварительная сборка узлов, из которых состоит изделие, с последующей сборкой и сваркой изделия из собранных узлов; этот способ наиболее рационален, он применяется при изготовлении крупных и сложных конструкций (суда, вагоны, мосты и пр.).
Правила сборки элементов конструкции под сварку. В общем виде сборка представляет собой совокупность операций по установлению деталей в положение, предусмотренное чертежом, для проведения последующей сварки.
Основная цель разработки технологического процесса сборки заключается в определении наиболее выгодной последовательности и способа сборки отдельных деталей, обеспечивающих выполнение поставленных технических требований на изготовление данного изделия при минимальных затратах рабочей силы, времени и вспомогательных материалов. При разработке этого процесса следует стремиться к максимальной механизации сборочных работ путем широкого использования различного рода механизированного инструмента, рабочих и контрольных приспособлений. Необходимо стремиться исключать операции подгонки, опиловки, сверления по месту.
В зависимости от типа изделия устанавливают определенные технические требования на сборку. С точки зрения сварки требованием, входящим в технические условия, является обеспечение определенных конструктивных параметров сварных соединений. Так, специфической особенностью при сборке деталей, соединяемых встык сваркой плавлением, является соблюдение определенных зазоров между свариваемыми кромками. Величина зазоров зависит от толщины соединяемых элементов и устанавливается нормативами или ГОСТом.
При сборке деталей внахлестку перед контактной сваркой (ТЭС и РЭС) необходимым требованием является полное исключение зазоров. Согласно принятым в производстве нормативам эти зазоры не должны составлять более 10 % от толщины наиболее тонкой из свариваемых деталей и превышать 0,1...0,5 мм.
Технологический процесс сборки характеризуется определенной трудоемкостью, а также определенным временем, называемым сборочным циклом, в течение которого этот процесс выполняется. Трудоемкость сборки зависит от степени совершенства конструкции, отработки технологического процесса, степени взаимозаменяемости собираемых элементов и их точности, энерговооруженности оснащения и оборудования.
Цикл сборочных работ:
Ц= Т/п,
где Т — трудоемкость процесса, ч;
п — число одновременно занятых в процессе рабочих.
Очевидно, что на сокращение цикла влияет уменьшение трудоемкости и особенно увеличение исполнителей. Последнее зависит от конструкции, масштаба производства, уровня технологии и организации производства. Расчленение конструкции на узлы позволяет расширять фронт работ, что увеличивает и число рабочих, занятых на сборке.
На величину цикла сборки весьма существенное влияние оказывает выбор схемы сборочного процесса. Схема сборочного процесса — принятая последовательность сборки сборочных единиц и соединения их в изделия.
В производстве сварных конструкций находит применение последовательная сборка и сварка элементов, полная сборка всей конструкции с последующей ее сваркой, параллельно-последовательная сборка и сварка.
Последовательная схема (рис. 1, а) целесообразна при сборке конструкций, не расчлененных на сборочные узлы, когда сварка полностью собранной конструкции невозможна, а другими схемами нельзя обеспечить необходимую точность из-за особенностей конструкции, например из-за недостаточной ее жесткости. Ее выполняют последовательным наращиванием отдельных элементов. Требуемая точность может быть достигнута применением промежуточных операций правки. Сборка и сварка при такой организации процесса менее производительны, так как при их последовательном выполнении ограничивается фронт работ и уменьшается число работающих.
Рис. 3.18. Схемы сборки сварных конструкций:
I, II, III, IV— детали конструкции; 1—6 — технологические операции
Схему полной сборки конструкции с последующей сваркой (рис. 1, б) обычно используют для сравнительно простых изделий или изделий средней сложности, состоящих из небольшого числа деталей с легкодоступными для выполнения соединениями. По этой схеме конструкцию сначала полностью собирают, закрепляя элементы струбцинами, фиксаторами, прихваточными соединениями, после чего собранную конструкцию передают на сварочный участок для выполнения сварки всех соединений. Фронт работ при этом расширяется, Ц уменьшается. Схема используется при различных типах производства. Технологический процесс сборки и сварки в зависимости от программы выпуска, массы и конфигурации изделий может быть механизирован или полностью автоматизирован.
Параллельно-последовательную схему (рис. 3.18, в) используют при изготовлении сложных конструкций, расчлененных на укрупненные сборочные единицы. Сначала на параллельных технологических линиях собирают и сваривают укрупненные сборочные единицы. Затем из готовых узлов собирают и сваривают конструкции в целом. При такой схеме число одновременно занятых рабочих или фронт сборочных работ значительно больше, поэтому Ц минимален. Практика показывает, что такая схема позволяет сократить цикл в 3...4 раза по сравнению с последовательной схемой. Это подтверждает большие преимущества расчлененных конструкций. Однако число сборочных единиц нужно выбирать исходя из экономической целесообразности. При сборке и сварке конструкций открывается возможность широко применять механизацию и автоматизацию технологических операций. При такой схеме повышается точность изготовления изделий, а общие деформации всей конструкции уменьшаются, так как жесткость узлов всегда больше жесткости отдельных деталей. Кроме того, легче осуществить правку деформированных узлов, чем полностью сваренной конструкции. Это, в свою очередь, способствует улучшению качества и надежности изделий. Схему используют при различных видах производства. Таким образом, умело разрабатывая схему собираемости изделий, можно влиять на продолжительность процесса и на уменьшение трудоемкости.
Содержание технологических операций сборочных процессов конструкций, в свою очередь, определяется применяемыми методами базирования и сборки, от которых зависит точность и взаимозаменяемость собираемого изделия, содержание сборочных работ, состав сборочной оснастки и оборудования.
В зависимости от типа производства, особенностей конструкции и технических условий сборку можно выполнять различными способами: по разметке, по шаблонам или первому изделию, по сборочным отверстиям, в приспособлениях (универсальных, специализированных и специальных).
Сборку по разметке ведут без приспособлений. Расположение деталей определяется разметкой по чертежу. Затем их закрепляют струбцинами, съемными фиксаторами, прихваткой и т. п. Производительность способа низкая, его применяют в единичном производстве при изготовлении несложных изделий. Достижение заданной точности при сборке возможно лишь при большой затрате высококвалифицированного труда. Использование шаблонов или первого изделия для сборки позволяет повысить производительность труда.
Сборка узлов по сборочным отверстиям является прогрессивным процессом, позволяющим обеспечить высокие экономические показатели сборочных работ и достаточную точность. Препятствием для его широкого использования является конструктивное оформление соединений, часто затрудняющее или совсем не позволяющее применить сборку по отверстиям. Поэтому предусматривать способ сборки нужно уже при конструктивной разработке изделия и отработке его технологичности. При сборке по сборочным отверстиям заданное расположение частей изделия достигается путем использования отверстий в качестве сборочных баз деталей. Сборочные отверстия служат для координации и фиксации частей изделия и обычно назначаются из числа отверстий, входящих в соединение, что в сварных узлах встречается весьма редко. В таких изделиях в качестве сборочных отверстий могут быть использованы уже имеющиеся конструктивные отверстия. Иногда они могут быть запроектированы как технологические с последующим устранением заваркой, заклепыванием (рис. 3.19, а). Отверстия сверлят по накладным кондукторам. Сборка по сборочным отверстиям упрощает сборочную оснастку, однако требует проведения сквозной увязки размеров деталей. Для тонколистовых элементов вместо отверстий можно применять специальные вы- штамповки.
Наибольшую точность сборки при минимальной трудоемкости можно обеспечить специальной сборочной оснасткой, используемой обычно в условиях крупносерийного и массового производства.
Рис. 3.19. Сборка по отверстиям:
а — панели: 1 — обшивка; 2 — элемент набора жесткости; 3— фиксатор; б — кронштейна: / — корпус; 2 — кронштейн; 3 — фиксатор
В условиях производства с малой программой выпуска применение находят универсальные и специализированные приспособления средней сложности.
Кроме сборочной оснастки, на трудоемкость сборочных работ решающее влияние оказывает качество заготовок. При отсутствии взаимозаменяемости деталей сборка усложняется необходимостью выполнения подгоночных операций. При выполнении технологических операций даже в условиях строжайшей технологической дисциплины в объектах обработки возникают ненормированные побочные изменения, многие из которых могут оказывать существенное влияние на качество продукции. Например, отклонения формы и размеров листовых деталей из-за упругих напряжений, возникающих во время гибки, вытяжки и других процессов формообразования, или появление остаточных напряжений в сварных деталях.
Ненормируемые изменения свойств объектов производства, возникающие при выполнении отдельных операций технологического процесса, являются одной из причин нестабильности качества продукции. Наличие таких отклонений, в первую очередь, отразится на качестве сборочных и сварочных работ. Возникает необходимость проведения подгоночных операций в процессе сборки. Наличие подгоночных операций — это, в первую очередь, результат невзаимозаменяемости элементов конструкции, поэтому взаимозаменяемость является важнейшей предпосылкой обеспечения высокого качества конструкций в целом. Элемент конструкции обладает взаимозаменяемостью, если его геометрические и физические параметры находятся в пределах допусков, согласованных
с допусками других собираемых элементов. При таком согласовании исключается необходимость подбора или доработки элементов при сборке и обеспечивается сборка всей конструкции в соответствии с установленными техническими условиями.
При выполнении сборочных работ различают методы полной, неполной, групповой взаимозаменяемости и сборку с подгонкой деталей. По первому методу сборка осуществляется путем соединения деталей без какого-либо подбора, подгонки и других дополнительных работ с полным соблюдением при этом технических требований к изделию. Необходимая точность деталей задается соответствующими допусками на их размеры. Этот метод чаще применяется при серийном производстве конструкций, элементы которых подвергаются предварительной механической обработке.
Сборка по методу неполной взаимозаменяемости имеет место при доработке одной из соединяемых деталей размерной цепи в процессе выполнения сборочных операций, при применении компенсаторов. Такой метод широко используется в авиационной промышленности, автомобилестроении и других отраслях. Доработкой одной из деталей или введением компенсирующего элемента достигается устранение отклонений деталей от номинальных размеров размерной цепи и обеспечивается заданная точность сборки. Это позволяет снизить требования к точности всех собираемых деталей, повысить точность изделия, не прибегая к большому объему трудоемких ручных подгоночных и доводочных работ.
Метод групповой взаимозаменяемости предусматривает сортировку собираемых элементов на группы. Поле допуска каждой группы составляет 1 /п часть общего поля допуска сопрягаемых деталей (п — число групп). При сборке соединяют между собой детали только соответствующих групп, чтобы получаемый общий допуск на сборочные размеры удовлетворял заданной точности изделия. Применение такой селективной сборки позволяет назначать более широкие допуски на изготовляемые детали и в то же время достигать высокой точности конструкций. Метод находит применение в крупносерийном и массовом производстве.
Сборка по методу подгонки осуществляется путем индивидуальной доработки и подгонки каждой из соединяемых деталей. Метод подгонки находит применение в единичном, мелкосерийном производстве, когда экономически невыгодно иметь сложную технологическую оснастку для изготовления деталей с высокой точностью. Сборка выполняется в два этапа, предварительную сборку вводят с целью подгонки и комплектации деталей. В связи с неизбежным загрязнением деталей при подгоночных работах после предварительной сборки собранное изделие разбирают и передают на операции подготовки поверхности деталей под сварку. Таким образом, обработку поверхности деталей производят после предварительной сборки. Подогнанные и подготовленные детали поступают на окончательную сборку под сварку. Способ двойной сборки часто используют при изготовлении изделий из тонколистовых штампованных деталей, в которых не всегда удается обеспечить их высокую взаимозаменяемость, особенно в единичном производстве. Двойная сборка иногда необходима при изготовлении ответственных изделий, например топливных емкостей самолетов, для удаления из собранного узла стружки, образовавшейся при подгонке.
3. Виды и назначение сборочных, технологических приспособлений и оснастки. Для сборки и сварки колонн, балок, стоек сложного сечения, а также листовых конструкций из стали толщиной более 8 мм применяют приспособления, допускающие некоторое перемещение элементов конструкции при усадке металла швов.
Приспособления могут быть предназначены только для сборки деталей под сварку или только для сварки уже собранных деталей. Применяют также и комбинированные сборочно-сварочные приспособления.
Представление о конструкции сборочно-сварочных приспособлений дает
табл. 1.
Для сборки листовых конструкций удобны электромагнитные стенды, которые фиксируют положение кромок свариваемых листов (рис. 1). На электромагнитных стендах может производиться сборка и сварка листов толщиной до 15 мм. Недостаток подобного рода приспособлений - отрицательное влияние магнитного поля на сварочную дугу в процессе сварки.
Рис. 1. Магнитный стенд: 1 - электромагниты, 2 - свариваемые листы
При массовом изготовлении одинаковых конструкций применяют специализированные сборочные кондукторы с механизмами для зажатия деталей. В этих кондукторах производится сборка и прихватка деталей, затем изделие освобождается из кондуктора и подается на площадку или стенд для сварки.
Проверка точности сборки производится шаблонами и щупами (рис. 2).
Рис. 2. Инструмент для проверки качества сборки: а - угла раскрытия кромки, б - прямого угла, в - смещения листов, г - зазора между листами при сварке внахлестку, д - зазора при сварке втавр и встык
Используемые интернет ресурсы:
1. https://metallurgu.ru/books/item/f00/s00/z0000015/st032.shtml
2. https://osvarke.net/rabota-s-metallom/podgotovka-i-sborka-detalej-pod-svarku/
3. https://studref.com/622473/tehnika/sborka_svarnyh_konstruktsiy