Общие принципы проектирования технологических процессов сварки
Обновлено: 28.09.2024
Проектирование технологического процесса сварки представляет собой сложную оптимизационную задачу, основанную на использовании расчетных аналитических методов проектирования. Оптимальный вариант технологического процесса изготовления сложной сварной конструкции выбирается из нескольких расчетных вариантов технологии. В зависимости от основного назначения различают перспективные и рабочие технологические процессы.
Перспективный технологический процесс сварки
включает в себя:
- последовательность технологических операций;
- разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы;
- эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки;
- расчеты режимов основных сварочных процессов, расчеты ожидаемых сварочных напряжений и деформаций;
- сравнительную оценку разработанных вариантов технологии.
После окончательного утверждения технического проекта и придпреятия варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции (составление конструкторской документации) и разработку рабочей технологии (составление технологической документации).
Рабочий технологический процесс сварки
- уточнения и изменения принципиального технологического процесса, связанные с изменением конструкции на этапе рабочего проектирования;
- разработку технологических карт, в которых указывают все параметры режима сварки, примечятельными сварочные материалы и оборудование;
- краткие описания технологических приемов выполнения отдельных сварочных операций;
- требования к прочности и качеству сварных конструкций на отдельных этапах их изготовления;
- указания методов проверки точности и контроля качества соединений, узлов и готовой конструкции.
В зависимости от количества изделий, охватываемых процессом, установлено два вида технологического процесса: типовой и единичный. Правила разработки рабочих технологических процессов предусматривают обязательное использование типовых технологических процессов и стандартов на технологические операции.
В зависимости от степени детализации каждый технологический процесс сварки может быть маршрутным, операционным или операционно-маршрутным. Типовые технологические процессы разрабатывают на основе анализа многих действующих и возможных технологических процессов для типовых представителей групп изделий. Технологическая операция является частью технологического процесса, выполняемой на одном рабочем месте.
Проектирование технологических процессов производства сварных соединений с заданными свойствами.
В основу проектирования любого технологического процесса должно быть положено три принципа: технический, экономический и социальный. В соответствии с первым принципом технологический процесс должен обеспечить полное выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление заданного изделия. В соответствии со вторым принципом при изготовлении изделия должна быть обеспечена требуемая производительность труда и наименьшая себестоимость. В соответствии с третьим принципом технологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопасности и промышленной санитарии по системе стандартов безопасности труда (ССБТ). Обязателен учет экологических факторов. Проектирование технологических процессов имеет целью дать подробное описание процессов изготовления изделий с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованием выбранного варианта, так как технологические процессы характерны своей много вариантностью. Например, поверхности одной и той же детали могут быть обработаны в различной последовательности разными методами; одна и та же сборочная единица, как правило, может быть собрана с применением различных методов достижения точности. Из нескольких возможных вариантов технологического процесса изготовления одного и того же изделия, равноценных с позиций технического принципа проектирования, выбирают наиболее эффективный и рентабельный вариант. При равной производительности сопоставляемых вариантов выбирают наиболее рентабельный, а при равных рентабельностях - наиболее производительный Эффективность и рентабельность проектируемого процесса выявляют по всем элементам, из которых они складываются.
3. Технические условия на изготовление сварных конструкций
Надежность и долговечность сварных конструкций, их экономичность в изготовлении и эксплуатации являются основными показателями качества технологического процесса изготовления конструкций в сборочно-сварочном производстве. При проектировании технологии изготовления сварного изделия разрабатывают комплекс работ, включающий в себя заготовительные, сборочные, сварочные и контрольные операции. 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, т.е. 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.
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, 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, — это выполнение заданной программы выпуска изделий высокого качества в кратчайшие сроки при минимальной стоимости.
Условно все конструкции можно разделить на три группы:
группа 1 — особо ответственные конструкции, разрушение которых может привести к человеческим жертвам (сосуды, работающие под давлением, грузоподъемные машины, транспортные устройства и т.п.);
группа 2 — ответственные конструкции, разрушение которых вызывает большие материальные потери (устройства технологических линий, выход из строя которых приводит к остановке всей линии);
группа 3 — неответственные конструкции — все прочие.
Условия эксплуатации конструкции и возможные последствия вследствие ее некачественного изготовления определяют технические условия (требования) к технологии изготовления этой конструкции.
Технические условия на изготовление определенного типа конструкций содержат перечень требований, которые предъявляются к материалам, оборудованию, а также к выполнению технологических и контрольных операций. Технические условия согласно ГОСТ 15001—69 должны соответствовать требованиям технического задания и стандартов на данный вид продукции, т.е. учитывать опыт проектирования, изготовления и эксплуатации, накопленный при выпуске подобных изделий.
4. Технологичность изготовления сварных конструкций
Оптимальными являются конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надежную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени.
Технологичность конструкции — выбор такого ее конструктивного оформления, которое обеспечивает удобство и простоту изготовления сварного изделия любыми видами сварки и при различных режимах.
Технологичность конструкции обеспечивается выбором металла, формы свариваемых элементов и типов соединений, видов (способов) сварки и мероприятий по уменьшению сварочных деформаций и напряжений.
Технологичность конкретной конструкции оценивают качественно и количественно. Качественная оценка характеризует технологичность обобщенно на основании опыта исполнителя. Она предшествует количественной оценке и выражается численным показателем, характеризующим степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции. Необходимость количественной оценки, номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются отраслевыми стандартами и стандартами предприятий.
Для оценки технологичности используют специальные критерии.
Трудоемкость изготовления конструкции. Уровень технологичности по трудоемкости КТ определяют по соотношению
где Тп — трудоемкость по проектному варианту, нормо-ч; Тб — трудоемкость по базовому варианту, нормо-ч.
Эффективность использования материалов. Оценку эффективности использования материалов можно выполнять по следующим показателям:
• удельная материалоемкость конструкции
• коэффициент использования материалов
• коэффициент применяемости материалов
• относительный анм или удельный Кум м расход наплавленного металла
Технический уровень сварочного производства определяется использованием прогрессивных механизированных технологических процессов.
Технический уровень производства можно оценивать по следующим показателям:
• уровень механизации сварочных работ, %:
• уровень комплексной механизации работ при изготовлении свар-ной конструкции
При выборе материала для сварочных заготовок необходимо учитывать не только его эксплуатационные свойства, но и свариваемость или возможность применения технологических мероприятий, обеспечивающих хорошую свариваемость.
Обычно стремятся выполнять сварные соединения так, чтобы они были равнопрочны основному материалу заготовки. В этом случае следует выбирать хорошо свариваемые материалы: низколегированные стали и сплавы, а также сплавы цветных металлов.
Прочность зоны сварного соединения может быть повышена последующей прокаткой или проковкой этой зоны.
2 Порядок разработки технологического процесса изготовления сварных конструкций
Проектирование технологических процессов сварки представляет собой сложную оптимизационную задачу, основанную на использовании расчетных аналитических методов проектирования. Оптимальных вариант технологического процесса изготовления сложной сварной конструкции выбирается из нескольких расчетных вариантов технологии.
В зависимости от основного назначения различают перспективные и рабочие технологические процессы (ТП).
Перспективный ТП включает в себя последовательность технологических операций, разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы, эскизную проработку специальных приспособлений и оснастки, расчеты режимов основных сварочных процессов, расчеты ожидаемых сварочных напряжений и деформаций, сравнительную оценку разработанных вариантов технологии.
После окончательного утверждения технического проекта и принятого варианта технологии выполняют рабочее проектирование конструкции (составление конструкторской документации) и разработку рабочей технологии (составление технологической документации).
Рабочий ТП включает в себя следующие действия:
уточнения и изменения принципиального технологического процесса, связанные с изменением конструкции на этапе рабочего проектирования;
разработку технологических карт, в которых указывают все параметры режима сварки, применяемые сварочные материалы и оборудование;
краткие описания технологических приемов выполнения отдельных сварочных операций;
требования к прочности и качеству сварных конструкций на отдельных этапах их изготовления;
указания методов проверки точности и контроля качества соединений, узлов и готовой конструкции.
В зависимости от количества изделий, охватываемых процессом, установлено два вида ТП: типовой и единичный.
Правила разработки рабочих технологических процессов предусматривают обязательное использование типовых ТП и стандартов на технологические операции.
В зависимости от степени детализации каждый ТП может быть маршрутным, операционным или операционно-маршрутным.
Типовые ТП разрабатывают на основе анализа многих действующих и возможных ТП для типовых представителей групп изделий.
Технологическая операция является частью ТП, выполняемой на одном рабочем месте.
Разработка типового технологического процесса сварки. Существуют следующие основные этапы разработки типового ТП:
классификация объектов производства — выбирают группы объектов, имеющих общие конструктивно-технологические характеристики, и типовых представителем групп;
количественная оценка групп объектов — оценка типа производства (единичное, серийное или массовое);
анализ конструкций типовых объектов по чертежам, ТУ, программам выпуска и типу производства — разрабатывают основные маршруты изготовления конструкций, включая заготовительные процессы;
выбор деталей и способов их изготовления с технико-экономической оценкой — оценивают точностные характеристики способов изготовления и качества поверхности, выбирают способ обработки;
выбор технологических баз;
выбор вида производства (сварка, литье, обработка давлением, механическая обработка);
составление технологического маршрута обработки — определяют последовательность операций и выбирают группы оборудования по операциям;
разработка технологических операций;
расчет точности, производительности и экономической эффективности вариантов типовых ТП с выбором оптимального варианта;
оформление документации на типовой ТП, согласование ее с заинтересованными службами и утверждение.
Разработка технологических операций включает в себя:
выбор структуры и рациональное построение операций;
определение рациональной последовательности переходов в операции;
выбор оборудования, обеспечивающего оптимальную производительность и требуемое качество;
выполнение расчета загрузки технологического оборудования;
выбор конструкции технологической оснастки;
расчет припусков на обработку и межоперационных припусков, установление исходных данных для расчета оптимальных режимов обработки и норм времени;
Проектирование технологических процессов производства сварных соединений с заданными свойствами.
На этапе эскизного проектирования технологического процесса сварки выявляют принципиальную возможность обеспечения заданных служебных свойств сварной конструкции и оценивают их технологическую целесообразность.
Рисунок 6.подкрановая балка
На стадии технического проекта конструкции всех основных узлов и наиболее трудоемких деталей разрабатывают в нескольких вариантах, которые затем сравнивают по их технологичности и надежности в эксплуатации, производят расчеты трудоемкости изготовления, металлоемкости .
Рисунок 7. Крепление кранового рельса к сварной балке
На этапе рабочего проектирования производят детальную технологическую проработку принятого варианта конструкции. В первую очередь прорабатывают чертежи и технические условия на крупные детали, в особенности на поставляемые извне, затем прорабатывают чертежи всех основных узлов и деталей и технические условия на их изготовление, сборку, монтаж и испытания. Рабочие чертежи направляют в отдел главного сварщика, где при разработке рабочей технологии спроектированной конструкции выявляют недостатки. Необходимые изменения по согласованию с конструктором вносят в чертежи и технологическую документацию до запуска конструкции в производство.
Применяют следующие основные этапы разработки типового ТП:
• классификация объектов производства — выбирают группы объектов, имеющих общие конструктивно-технологические характеристики, и типовых представителей групп;
• количественная оценка групп объектов — оценка типа производства (единичное, серийное или массовое);
• анализ конструкций типовых объектов по чертежам, ТУ, программам выпуска и типу производства — разрабатывают основные маршруты изготовления конструкций, включая заготовительные процессы;
• выбор деталей и способов их изготовления с технико-экономической оценкой — оценивают точностные характеристики способов изготовления и качества поверхности, выбирают способ обработки;
• выбор технологических баз;
• выбор вида производства (сварка, литье, обработка давлением, механическая обработка);
• составление технологического маршрута обработки — определяют последовательность операций и выбирают группы оборудования по операциям;
• разработка технологических операций;
• расчет точности, производительности и экономической эффективности вариантов типовых ТП с выбором оптимального варианта;
• оформление документации на типовой ТП, согласование ее с заинтересованными службами и утверждение.
Разработка технологических операций включает в себя:
• выбор структуры и рациональное построение операций;
• определение рациональной последовательности переходов в операции;
• выбор оборудования, обеспечивающего оптимальную производительность и требуемое качество;
• выполнение расчета загрузки технологического оборудования;
• выбор конструкции технологической оснастки;
• расчет припусков на обработку и межоперационных припусков, установление исходных данных для расчета оптимальных режимов обработки и норм времени;
• определение разряда работ и профессии исполнителей.
3.2.Выполнение расчетов и конструирование сварных соединений и конструкций.
Рисунок 8. К расчету комбинированных сварных соединений
На рисунке 8. показано соединение внахлестку угловыми фланговыми и лобовыми швами. Условно считается, что напряжения в швах такого соединения распределяются равномерно по поверхности среза всех швов и проверяются по формуле :
где lш – суммарная расчетная длина фланговых и лобовых швов
- расчетное сопротивление углового шва
Читайте также: