книги из ГПНТБ / Севбо П.И. Комплексная механизация и автоматизация сварочного производства
.pdf■5. и
КОМПЛЕКСНАЯ МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
П. И. СЕВБО
КОМПЛЕКСНАЯ
МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ
СВАРОЧНОГО
ПРОИЗВОДСТВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ТЕХНІКА*
КИЕВ - 1974
6П4.3 С28
УДК 620.791:65.011.56 + 621.791:65.011.54
Комплексная механизация и автоматизация сварочного произ водства. С е в б о П. И. «Техніка», 1974, 416 стр.
Изложены основы проектирования комплексной механизации и автоматизации сварочного производства и методика определения уровня комплексной механизации и ее технико-экономической эффективности. Описаны наиболее распространенные способы ме ханизированной сварки, а также машины и агрегаты, необходимые для осуществления комплексной механизации и автоматизации сварочного производства. Дан сравнительный анализ способов ме ханизированной сварки. Рассмотрены способы автоматизации сва рочных процессов и принципы построения комплексно механизи рованных и автоматизированных сварочных и наплавочных стан ков, машин и поточных линий. Приведены классификация обо рудования для комплексной механизации и типичные примеры оборудования каждого класса, начиная от простейших механи зированных приспособлений и кончая автоматическими линиями и сборочно-сварочными комбайнами. Книга рассчитана на ин женеров и техников, работающих в области механизации и авто матизации сварочного производства, может быть использована в качестве учебного пособия для студентов втузов.
Табл. 28, илл. 125, библ. 46.
Рецензент докт. техн. наук А. И. Красовский
Редакция литературы по машиностроению и транспорту Заведующий редакцией М. А. Василенко
(С ) Издательство «Техніка», 1974 г.
ПР Е Д И С Л О В И Е
Врешениях XXIV съезда КПСС и декабрьского (1973г.) Пленума ЦК КПСС важное значение придается дальнейшему со
вершенствованию технической вооруженности производства, по вышению уровня механизации и автоматизации производствен ных процессов—основе повышения эффективности промышленно го производства, производительности труда и качества продукции.
При разработке этой проблемы применительно к сварочному производству до недавнего времени главное внимание уделяли ме ханизации и автоматизации собственно сварочного процесса, остав ляя в стороне другие не менее трудоемкие операции — заготови
тельные, |
сборочные, транспортно-кантовочные, вспомогательные. |
В настоящее время при достаточном насыщении механизмами |
|
основного |
сварочного процесса такой путь л о к а л ь н о й меха |
низации и автоматизации уже не может обеспечить существенного повышения производительности труда в сварочном производстве. Поэтому современный этап развития сварочной техники характе
ризуется массовым переходом |
от локальной механизации отдель |
ных сварочных операций к |
к о м п л е к с н о й механизации и |
автоматизации всего сборочно-сварочного производства, вклю чающего сборочные, транспортные, вспомогательные, а иногда и заготовительные, отделочные и другие смежные операции.
Анализ статистических данных по многим отраслям машино строения, имеющим достаточно крупный объем сварки, убеди тельно свидетельствует о необходимости комплексного решения за дач автоматизации сварочного производства. Так, например, в сва рочных цехах крупных машиностроительных заводов собственно сва рочные работы по своей трудоемкости составляют не более 20—30% от общего объема сборочно-сварочных работ. Остальные 70—80% приходятся на долю сборочных и других операций. Несмотря на такое соотношение, на долю этих «несварочных» операций прихо дится только 27% технологического оборудования цеха. Следова тельно, если эти работы не будут охвачены единым комплексом ме- ^ ханизации и автоматизации, то эффект автоматизированной сварки
з
будет невелик, а в отдельных случаях может быть и отрицательным из-за вынужденного усложнения заготовительных и сборочных опе раций. В частности, при значительном повышении требований, предъявляемых к точности заготовок и их сборке в связи с перехо дом на автоматическую сварку, дополнительные затраты на эти опе рации могут оказаться выше экономии, которая получается от за мены ручной сварки автоматической.
Одной из причин, сдерживающих развитие комплексной механи зации и автоматизации сварочного производства и снижающих ее ка чественный уровень, является недостаточное количество соответст вующей технической литературы и пособий по проектированию.
Предлагаемая книга имеет целью в некоторой степени воспол нить этот пробел и дать проектантам, конструкторам и техноло гам инженерное пособие по разработке комплексной механизации и автоматизации сварочного производства.
Книга построена, главным образом, на материалах и опыте много летней работы Института электросварки им. Е. О. Патона в об ласти механизации и автоматизации сварочного производства и сварочных процессов, а также на сведениях и сообщениях других советских и зарубежных авторов о современных достижениях сва рочной техники на различных предприятиях и заводах.
Автор выражает глубокую благодарность академику Б. Е. Па
тону, член-корр. АН УССР Д. А. Дудко |
и докт. техн. наук |
А. Е. Аснису за ценные советы и замечания, |
высказанные ими при |
ознакомлении с рукописью книги. |
|
Отзывы и пожелания просим направлять по адресу: 252601,
Киев, 1, ГСП, Пушкинская, 28, издательство «Технікао>.
Часть I
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
§ 1. КОМПЛЕКС ОПЕРАЦИЙ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА КАК ОБЪЕКТ МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ
Сварочное производство охватывает обширный комплекс раз личных по своему характеру технологических операций, начиная от операций изготовления заготовок и деталей и кончая отделкой готовых сварных изделий. Если учесть, что заготовительные опе рации по видам обработки металлов могут быть весьма разнообраз ными (газовое резание, гибка, штамповка, механообработка реза нием — строгание, фрезерование, точение) и что в технологиче ском процессе обязательны сборочные операции, а иногда и терми ческие, то станет очевидным, что сварочное производство по своей структуре значительно сложнее обычного производства, специали зированного для какого-либо одного вида металлообработки, на пример, механического, литейного, кузнечного, термического, сбо рочного и т. п.
Специфическая универсальность сварочного производства, многокомпонентность и неоднородность его структуры создают труд ности при проектировании единой системы комплексной механиза ции или автоматизации, т. е. такой системы, которая охватывала бы весь производственный процесс в одном синхронизированном по токе. Этим в значительной мере объясняется то обстоятельство, что при достаточно большом объеме заготовительных работ изготовле ние заготовок не включается в состав операций сварочного произ водства и выполняется в других цехах, специализированных по ви дам обработки, или в отдельном заготовительном цехе.
Аналогично дело обстоит с операциями термообработки и тем более механообработки готовых сварных изделий. Механообработ ка выполняется, как правило, вне сварочного цеха.
В связи с этим в приводимых ниже рекомендациях по проекти рованию механизации и автоматизации сварочного производства главное внимание уделено сборочно-сварочным и вспомогательным работам, являющимся основой большинства производственных про цессов в сварочных цехах.
Однако, нельзя не отметить, что лучшие промышленные образцы агрегатов комплексной механизации и автоматизации сварочного
6
производства (главным образом массового) охватывают значительно больший комплекс операций, чем это предусматривается обычной структурой сварочного производства. Они охватывают не только сборочно-сварочные и вспомогательные работы, но также и заготови тельные, отделочные и прочие операции, превращаясь таким обра зом в агрегаты для полного изготовления продукции. К таким аг регатам-комбайнам можно отнести современные трубосварочные станы (см. §21, 22), автоматические линии изготовления сварных радиаторов (§ 22) и др.
Однако, несмотря на высокое совершенство таких линий, далеко не всегда можно и целесообразно концентрировать в одном потоке
все операции по изготовлению данной |
продукции. |
Все зависит |
от характера производства (массового, |
серийного, |
единичного), а |
также конструкции и габаритов выпускаемого изделия. При произ водстве сварных труб, например, целесообразно осуществлять ком плексную механизацию и автоматизацию, так как трубы — это мас совые изделия простой конструкции со швами большой протяжен ности.
Итак, комплекс операций, включаемых в один технологический процесс, поток или линию, может быть почти беспредельным, вплоть до автоматизированного комплекса цехов или даже всего завода. Однако в дальнейшем этот комплекс будет ограничен опе рациями собственно сварочного производства, т. е. главным обра зом сборочно-сварочными и им сопутствующими (вспомогатель
ными, транспортными и т. |
д.), а в отдельных |
случаях и заготови |
|
тельными. |
|
|
|
Весь |
комплекс операций сварочного производства может быть |
||
разделен на шесть групп: I — заготовительные операции; II — сбо |
|||
рочные; |
III — сварочные; |
IV — отделочные; |
V — вспомогатель |
ные; VI — контрольные. Основными являются первые три группы. Заготовительные операции, т. е. операции изготовления дета лей сварных конструкций. При выполнении заготовительных опе раций используют следующие виды обработки металлов: резку газопламенную—для прямолинейных и криволинейных резов; рез ку холодную механическую на ножницах (универсальных, гильо тинных, прессовых)—для прямолинейных резов, на роликовых нож ницах — для криволинейных и прямолинейных резов; строгание на станках (универсальных и кромкострогальных); штамповку на прессах — холодную, горячую; зачистку кромок и поверхностей деталей от заусенцев, окалины, ржавчины на различном оборудо вании (обрубном, шлифовальном, травильном, дробеструйном и т. д.); правку и гибку деталей на вальцах, прессах и плитах; под готовку фасонных кромок механообработкой (резцом, фрезой) или автоматической газопламенной резкой; механообработку крупных
е
деталей, а также отверстий в них — сверление, протачивание, стро гание, фрезерование.
Методы механизации перечисленных заготовительных работ до статочно подробно освещены в специальной технической литерату ре по соответствующим видам обработки металлов. Поэтому в на стоящей работе они будут рассматриваться лишь в той мере, в ка кой они являются компонентом комплексной механизации, т. е. в тех случаях, когда они входят в состав сборочно-сварочного техно логического потока, линии, агрегата и органически связаны с ним общим ритмом и общей системой поточного транспорта (конвейером
ит. д.). С точки зрения к о м п л е к с н о й механизации свароч ного производства проблема изолированной, локальной механиза ции заготовительных работ не представляет ни особого интереса, ни особых трудностей, поскольку для наиболее трудоемких из них имеется соответствующее механическое (станочное) оборудование.
Сварочные работы. Кроме собственно сварочных операций, к ним относятся некоторые неразрывно связанные со сваркой вспомо гательные операции, например: установка изделий под сварку или сварочной головки на начало шва, зажатие и центровка изделия на сварочной машине, засыпка флюса на шов и сбор его, закорачива ние электрода, повороты изделий в процессе сварки, отвод свароч ного автомата или перемещение изделия, перемещения сварщика, смена электродов или кассет и т. д.
Внастоящее время коэффициент машинного времени, т. е. отно шение машинного времени к общему времени рабочего цикла маши ны, по данным А. Д. Гитлевича и др. [10], в среднем может быть принят равным 0,5. Это значит, что вспомогательные сварочные операции в общем цикле сварочного процесса занимают около 50%, машинное время — тоже 50%.
Отделочные работы: зачистка швов, удаление металлических брызг
играта, окраска, упаковка, а также термообработка и механообра ботка готовых изделий, если последние производятся всварочном цехе.
Вспомогательные работы: крановые, транспортно-подъемные и перегрузочные операции; наладочные работы по сварочному, газо резательному и другому оборудованию; комплектование деталей и распределение работ; работы по приему и выдаче материалов и ин струмента; изготовление электродов, намотка кассет со сварочной проволокой; прочие вспомогательные операции, связанные с основ ным производством, не считая вспомогательных работ по обслужи ванию общих нужд цехов (ремонта оборудования, уборки помеще ний и проЧ.).
Чтобы оценить сравнительную эффективность механизации раз ного вида работ, следует определить долю каждого из них в об щем объеме сварочного производства и, следовательно, выяснить их
7
влияние на уровень комплексной механизации всего производства в целом. Наиболее показательным критерием сравнения является удельная трудоемкость этих работ, которая зависит от числа рабо чих, занятых на той или иной операции. „
В табл. 1, составленной по материалам ВПШтяжмаш, при ведена типичная структура трудоемкости операций сварочного про изводства на заводах крупной машиностроительной промышлен ности (включая Уралмашзавод).
Если из табл. 1 исключить отделочные и вспомогательные опера ции, то получим структуру трудоемкости о с н о в н ы х операций сварочного производства (см. табл. 2).
Таблица 1
Структура трудоемкости работ по производству сварных конструкций на заводах тяжелого машиностроения
Операции |
трудоем- |
|
|
Заготовительные |
22.0 |
Сборочные |
13,6 |
Сварочные |
16,3 |
Отделочные (включая термо |
|
обработку и частичную меха |
]П п |
нообработку готовых изделий) |
|
Вспомогательные |
38’1 |
Таблица 2
Структура трудоемкоети основных работ по произведетву сварных конструкций на машиностроительделочных и
вспомогательных операций)
Операции |
Трудоемкость» |
% |
|
Заготовительные |
42.4 . |
Сборочные |
26,2 |
Сварочные |
31.4 |
В с е г о . . . |
100% |
П р и м е ч а н и е . BcnoMoraTejиьные опе- |
Из Табл. 1 ВИДНо, что в сва- |
рации не включают операции по об :луживаншо |
|
общих нужд цехов. |
рочном прои зводстізе на маш и- |
|
ностроительных заводах собственно сварка по своей трудоемкости занимает лишь 16,3% всего объема работ, идаже если исключить от делочные и вспомогательные работы, то и в этом случае она занима ет не более 34% от трудоемкости основных операций по изготовлению сварных конструкций. Если при этом учесть, что машинное время сварки (т. е. собственно сварка) составляет около 50% рабочего сварочного цикла, то станет очевидным, что решение проблемы ме ханизации и автоматизации сварочного производства заключается не столько в интенсификации сварочного процесса и повышении скоростей сварки, сколько в механизации сборочных и вспомога тельных работ. Так как, если даже все сварочные работы будут пол ностью автоматизированы и, следовательно, их уровень' локальной механизации и автоматизации достигнет своего предельного значе ния, близкого к 100%, то и в этом случае уровень комплексной ме ханизации сварочного производства, вызванный этим крупным тех-
8
ническим достижением, составит всего лишь 16%. Вместе с тем, такая же стопроцентная механизация сборочных и вспомогатель ных работ обеспечила бы повышение уровня комплексной механи зации производства примерно на 52%.
Таблица 3
Состав трудоемкости вспомогательных работ, связанных с основным производством (на машиностроительных заводах)
|
Операции |
|
Трудо- |
|
|
емкость, |
|
|
|
|
% |
Крановые, |
подъемно-транс |
||
портные и перегрузочные one- |
|||
рации |
|
|
64,1 |
Наладочные работы по сва |
|||
рочному, |
газорезальному |
и |
|
другому оборудованию |
3.2 |
||
Работы по приему, |
комплек |
||
тованию и |
раздаче |
заготовок |
|
и деталей |
|
|
23,4 |
Работы по приему, хранению и выдаче материалов и ин-
струмента |
4,9 |
Изготовление электродов, на- |
|
мотка кассет |
2,3 |
Прочие вспомогательные |
ра |
боты, связанные с основным |
|
производством |
2,1 |
Таблица 4
Состав трудоемкости заготовительных работ
|
Доля |
Операции |
трудо |
емкости, |
|
|
% |
Разметка и маркировка |
10,6 |
Газопламенная резка |
29,8 |
Резка на ножницах и пилах |
8,6 |
Правка |
7,2 |
Штамповка |
2,8 |
Гибка |
3,6 |
Слесарная обработка, рубка |
4,5 |
и зачистка |
|
Механическая обработка на |
26,4 |
металлорежущих станках |
|
Кузнечные работы |
6,0 |
Прочие работы |
0,5 |
В с е г о ......................... |
100% |
В с е г о ......................... |
100% |
Именно этим и объясняются современные тенденции массово го перехода от частичной — локальной — механизации сварочных процессов к комплексной механизации и автоматизации сварочного производства в целом, в первую очередь — к механизации сборочно сварочных и вспомогательных работ, составляющих 68% всего объема работ. Из этого объема работ больше половины приходится на долю вспомогательных операций. В связи с этим представляет значительный интерес эта категория работ, ее структурный анализ, который позволит наметить пути и средства механизации вспомога тельных работ. В табл. 3 приведен состав этих операций.
Из табл. 3 видно, что главное внимание необходимо уделять ме ханизации подъемно-транспортных работ (64,1%), а затем комплек тации и раздаче деталей (23,4%), так как эти две категории работ составляют большую часть всего объема вспомогательных работ.
9