книги / Технология, механизация и автоматизация сварочного производства. Аппараты, оборудование и станки для комплексной механизации

УДК 621.791 Л 97

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Ю. Д. Щицын (Пермский государст­ венный технический университет), канд. техн. наук, доцент А. Я. Аржакин (Главный сварщик Пермского моторного завода)

Лямин Я. В.

Л97 Технология, механизация и автоматизация сварочного производства.

Ч.I. Аппараты, оборудование и станки для комплексной механизации: Учеб, пособие / Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2003. - 105 с.

Учебное пособие соответствует требованиям к подготовке инженеров по специаль­ ности 120500 "Оборудование и технология сварочного производства" и рассчитано на студентов дневной и заочной формы обучения.

Рассмотрены вопросы развития механизации и автоматизации сварочного произ­ водства. Представлены сведения о современном механическом и сварочном оборудовании как средствах механизации и автоматизации производства сварных конструкций. Рас­ смотрены типовые решения комплексной механизации и автоматизации рабочих мест и участков, особенности и эффективность применения отдельных сборочно-сварочных ус­ тановок и станков, комбинированных многооперационных машин.

УДК 621.791

(С) Пермский государственный технический университет, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Сварочное производство по своей структуре значительно сложнее обычного производства - оно охватывает целый ряд различных по характеру технологических операций: заготовительные, сборочные, сварочные, кон­ троль, испытание и отделка готовых сварных изделий. Задачами любого про­ изводства, в том числе и сварочного, являются повышение эффективности производства и улучшение условий труда, обеспечение требуемых показате­ лей качества сварных соединений и изделий. Успешное решение этих задач зависит от использования прогрессивных технологий, машин, оборудования, в том числе и качественно нового, степени и характера механизации и авто­ матизации на каждой стадии производства и его организационно­ технических форм.

Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства позволяет достичь существенного повышения эффективности производства и улучшения условий труда, повышения качества сварных соединений и изде­ лий. Реализация комплексной механизации и автоматизации осуществляется путем применения отдельных сборочно-сварочных установок и станков, комплексно-механизированных рабочих мест (КМРМ) и участков (КМУ), а также поточных и автоматических линий.

В данном пособии содержатся сведения об основных положениях и направлении развития механизации и автоматизации сварочного производст­ ва, о современном механическом и сварочном оборудовании для производст­ ва сварных конструкций, рассмотрены принципы и типовые решения ком­ плексной механизации и автоматизации рабочих мест и участков, особенно­ сти и эффективность применения отдельных сборочно-сварочных установок и станков, комбинированных многооперационных машин.

1 ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Механизация и автоматизация. Виды и формы

М е х а н и з а ц и я производственного процесса - это замена ручно­ го труда работой машины. При механизированном исполнении операций производственного процесса непосредственная обработка, сборка или сварка выполняются машиной, а человек выполняет ручные вспомогательные прие­

мы и управляет машиной.

А в т о м а т и з а ц и я есть высшая ступень механизации, при кото­ рой машины осуществляют производственные процессы и функции управле­ ния без непосредственного участия человека, а обслуживающий персонал выполняет лишь функцию наладки машин и наблюдает за работой приборов

и систем управления.

заменяющая ручные методы выполнения работ, вторичной - механизация или автоматизация, приходящая на смену действующего механизированного или автоматизированного выполнения работ в связи с применением более совершенных средств механизации и автоматизации и рациональных техни­ ческих решений. Вторичную механизацию или автоматизацию проводят по

ряд последовательных работ и операций по изготовлению детали, узла или изделия, включая межоперационный транспорт.

Локальная механизация или автоматизация различных работ и техно­ логических операций сварочного производства в общем случае не представ­ ляет особых трудностей, поскольку для большинства операций имеется соот­ ветствующее механическое оборудование.

При комплексной механизации и автоматизации ставится задача не просто раздельно осуществить механизацию или автоматизацию различных работ и технологических операций сварочного производства, а создать такие механизированные или автоматизированные системы, которые охватывали бы комплекс последовательных работ и операций по изготовлению изделия, а в лучшем случае - весь производственный процесс в одном синхронизиро­

ванном потоке с единой транспортной системой.

Современный этап развития сварочного производства характеризуется переходом к комплексной механизации и автоматизации всего основного производственного цикла, включающего сборочные, сборочно-сварочные, транспортные, вспомогательные, а иногда заготовительные, отделочные и другие смежные операции.

1.2. Виды оборудования и формы их объединений

Для осуществления механизации или автоматизации производственных процессов требуются различные виды оборудования и машин, а также раз­ личные формы их объединения и компоновки.

Машины для механизации или автоматизации производственных про­ цессов разделяются на механизированные, машины-полуавтоматы и маши­ ны-автоматы.

М е х а н и з и р о в а н н а я м а ш и н а - машина, в которой меха­

низирован процесс непосредственной обработки. Установка, закрепление и съем обрабатываемых изделий, управление механизмами машины и контроль качества обработки выполняются рабочим. Вспомогательные приемы произ­ водятся либо с применением, либо без применения средств механизации (на­ пример, устанавливать изделие под сварку можно с применением крана, по­ воротного устройства или вручную). Для специализированных машины ха­ рактерно повышение объема механизации вспомогательных приемов.

Механизированные машины обычно называют просто машинами. Ме­ ханизированные машины для сварки называют установками, станками и ма­ шинами, для обработки резанием - станками, для обработки давлением - прессами и машинами.

М а ш и н а - п о л у а в т о м а т - машина, в которой автоматизиро­ ваны процесс непосредственной обработки, вспомогательные движения (кроме установки и съема обрабатываемого изделия) и управление исполни­ тельными механизмами в пределах одного цикла работы. Повторение цикла работы требует вмешательства человека для установки предмета труда и пуска оборудования. Человек также налаживает полуавтомат, контролирует его работу, сменяет инструмент, кассеты и электроды, удаляет отходы и др.

М а ш и н а - а в т о м а т - машина, обеспечивающая автоматизацию всего цикла технологической операции, включая все вспомогательные дви­ жения и управление механизмами. Система управления обеспечивает повто­ рение циклов без участия человека. Человек заполняет предметами труда и

необходимыми материалами загрузочные устройства и питатели, налаживает автомат, контролирует его работу, меняет инструмент, кассеты и электроды, удаляет отходы за пределы автомата. На некоторых автоматах контроль об­ работки, подналадка автомата, а также смена инструмента и удаление отхо­ дов выполняются автоматически.

Совершенствование производства сварных конструкций требует не только наличия машин и механизмов, способных осуществлять все необхо­ димые операции технологического процесса, но и рациональной их компо­ новки, объединения в комплексы. Примерами такой компоновки и объедине­ ния являются механизированные, комплексно-механизированные, автомати­ зированные, автоматические и комплексно-автоматические линии. Ком­ плексную механизацию или автоматизацию сварочного производства можно наиболее полно осуществить, применяя линии подобного типа.

М е х а н и з и р о в а н н а я п о т о ч н а я л и н и я - комплекс технологического, вспомогательного и подъемно-транспортного оборудова­ ния (минимум две единицы технологического оборудования, расположенных в технологической последовательности), в котором большая часть операций процесса изготовления детали, узловой или общей сборки и сварки выполня­ ется механизированными методами и, кроме того, механизированы процессы перемещения изделий от одного рабочего места к другому.

К о м п л е к с н о - м е х а н и з и р о в а н н а я п о т о ч н а я л и н и я - поточная линия, в которой все основные операции производст­ венного процесса изготовления детали выполняются механизмами, машина­ ми и другими видами оборудования с взаимоувязанной производительностью и, кроме того, механизированы операции перемещения заготовок или изде­ лий от одного рабочего места к другому.

А в т о м а т и ч е с к а я л и н и я - комплекс технологического, вспомогательного и подъемно-транспортного оборудования (минимум две единицы технологического оборудования, расположенного в технологиче­ ской последовательности), который без непосредственного участия человека, с определенным ритмом выполняет часть производственного процесса изго­ товления детали, узловой или общей сборки и сварки. При этом имеются система общего управления и автоматические транспортные устройства для перемещения заготовок или изделий от одного вида оборудования к другому, а человек осуществляет лишь наладку и наблюдение. Линии, оснащенные машинами-полуавтоматами, машинами-автоматами и автоматическими

транспортными устройствами, на которых установка деталей при сборке вы­ полняется с участием человека, обычно называют автоматизированными.

К о м п л е к с н а я а в т о м а т и ч е с к а я л и н и я - линия, в ко­ торой все операции процесса изготовления детали, узловой или общей сбор­ ки и сварки выполняются без непосредственного участия человека, в опреде­ ленной технологической последовательности и с определенным ритмом.

Г и б к а я п р о и з в о д с т в е н н а я с и с т е м а (ГПС) - это со­ вокупность оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) в разных сочетаниях, роботизированных технологических комплексов (РТК), гибких производственных модулей (ГПМ), отдельных единиц технологиче­ ского оборудования и систем обеспечения их функционирования в автомати­ ческом режиме в течение заданного времени.

Составными частями ГПС являются роботизированный технологиче­ ский комплекс (РТК) и гибкий производственный модуль (ГПМ).

Роботизированный технологический комплекс - это совокупность еди­ ницы технологического оборудования, промышленного робота и средств ос­ нащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы.

ГПМ - это единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраиваться в ГПС.

По организационным признакам различают следующие виды ГПС: гибкая автоматизированная линия (ТАЛ), гибкий автоматизированный уча­ сток (ГАУ), гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).

ГАЛ - это ГПС, в которой технологическое оборудование расположено в принятой последовательности технологических операций.

ГАУ представляет собой ГПС, функционирующую по технологическо­ му маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последова­ тельности использования технологического оборудования.

Технологическая линия с применением робота представляет собой со­ вокупность РТК, связанных между собой транспортными средствами и сис­ темой управления, или нескольких единиц технологического оборудования, обслуживаемых одним или несколькими промышленными роботами для вы­ полнения операций в принятой технологической последовательности.

Если же в этой совокупности возможно изменение последовательности ис­ пользования технологического оборудования, то она будет представлять со­ бой роботизированный технологический участок.

ГАЦ - это ГПС, представляющая собой в различных вариантах сово­ купность ГАЛ, роботизированных технологических линий, ГАУ и роботизи­ рованных технологических участков для изготовления изделий заданной но­ менклатуры.

Особенностью ГПС является ее высокая гибкость, которая позволяет обрабатывать изделия различной конфигурации при различных размерах операционных партий, чередующихся в любом порядке (после партии в 50 игг. может обрабатываться партия в 1-2 шт., затем в 200 шт. и т.д.); нарушать прямолинейность перемещения обрабатываемых изделий внутри технологи­ ческого комплекса и возвращать их для последующей обработки на станки, на которых выполнялись первоначальные операции, что сокращает общее число потребных станков; прекращать в любой момент изготовление основ­ ной продукции и в короткий срок с минимальными затратами приступать к выпуску новой продукции (в условиях серийного многономенклатурного производства).

1.3. Тип и характер сварочного производства

Тип сварочного производства, характеризующий степень его специали­ зации и концентрации, определяется обычно по характеристике заданной производственной программы (табл. 1). Годовой объем производства может быть выражен в весовых или штучных единицах.

Таблица 1

Зависимость типа сварочного производства от заданного годового выпуска изделий