Сборочно сварочная оснастка

Сварочная оснастка – общие требования и порядок проектирования c применением сварочных полуавтоматов

Для объемных сварочных работ существует значительное многообразие вспомогательной оснастки. При этом тип сварочной оснастки зависит от конструкции свариваемого узла, характера производства и способа самого термического процесса. Если современные сварочные полуавтоматы предполагают серийность и повторяемость процессов, то аппараты для ручной дуговой сварки могут применяться для штучных соединений различных изделий. Грамотный выбор и разумное конструктивное исполнение сварочной оснастки не только существенно повышает механизацию (а значит – и производительность) работ, но и позволяет снизить операционные издержки, порой весьма значительно.

Нельзя утверждать, что оснастка определяет, какое именно следует купить сварочное оборудование – Сварог, Эсаб, EWM т.д. – но ее разработка и внедрение являются немаловажным фактором сварочной деятельности, в первую очередь производственного направления.

Общие требования к сборочно-сварочной оснастке

1. Точное пространственное размещение свариваемых деталей, в том числе для многокомпонентных узлов, исключение ручной подгонки.
2. Легкий доступ ко всем местам для прихваток, зачисток и основных сварочных швов
3. Сборка в соответствии с допусками, заложенными в конструкторской документации (чертежах, технических заданиях)
4. Соблюдение требуемых межкромочных размеров соединяемых изделий
5. Оптимальный порядок сборки, высокая производительность и обеспечение достойного качества накладываемых швов.
6. Обязательная безопасность использования, в том числе при возникновении внештатных ситуаций – разборка узла, выход из строя фиксирующих приспособлений и т.п.

В практике объемных и однотипных работ большое распространение получили силовые зажимные устройства. Они могут быть гидравлическими, пневматическими либо механическими (винтовыми). Ввиду важности предупреждения самопроизвольного освобождения детали при сварке в кинематическую схему пневматических и гидравлических оснасток встраивают звенья с самоторможением. При использовании зажимов-эксцентриков их следует особо обезопасить от попадания брызг расплавленного металла. Хотя современные сварочные полуавтоматы и отличаются незначительным разбрызгиванием электродного и основного материала, даже несколько капель достаточно для вывода из строя эксцентриковых зажимов.

Дополнительные требования к сборочно-сварочной оснастке

• Возможность инвариантности сварки – то есть работа и в нижнем, и в вертикальном положении, под различными углами наклона.
• Высокая скорость отвода тепла, в особенности при узконаправленной интенсивной сварке, для которой можно купить сварочное оборудование Сварог или другие бюджетные инверторы – и получить качественные аппараты за сравнительно небольшие средства.
• Защита базовых свариваемых поверхностей и элементов самой оснастки от попадания и прилипания брызг расплавленного металла.
• Минимальные температурные деформации в соединяемом узле.
• Жесткость и прочность конструкции, ее долговечность.
• Фиксаторы, упоры и шаблоны сварочной оснастки не должны заклинивать при съеме готовых изделий

При инженерных расчетах важно учитывать термическое расширение материалов при высокотемпературном нагреве. В качественно разработанной оснастке надежная фиксация сочетается с возможностью смещения свариваемых изделий. Абсолютно жесткое закрепление способствует усилению усадочных и температурных напряжений. А это вызывает растрескивание, коробление и/или деформацию в сварочной сборке.

При промышленных сварочных работах порядок разработки оснастки обязан соответствовать техническому заданию, которое включает в себя:

1. Уточненные и опробованные на практике чертежи соединяемых узлов, с указанием подробностей их сборки и сварки.
2. Принцип работы приспособления – подъемное, стационарное, поворотное, подъемно-поворотное или смешанного типа.
3. Расположение зажимных и фиксирующих элементов – их вид, конструкцию, диапазон развиваемых усилий и другие подробности.
4. Схемы подводки электрических, гидравлических, пневматических и газовых коммуникаций, наличие вентиляции, указание на рабочие давления в гидравлических системах, пневматических и электрических сетях.
5. Предполагаемые режимы работы, периодичность технического обслуживания, показатели сменности заменяемых частей.
6. Способы загрузки/съема свариваемых изделий и другие данные об интеграции разрабатываемой сварочной оснастки с технологическими процессами на производстве.

Типичной последовательностью действий при проектировании вспомогательной оснастки, без которой современные сварочные полуавтоматы, автоматизированные и роботизированные сварочные комплексы гораздо менее функциональны и производительны, включает в себя:

• Пространственное моделирование самого узла – в сборке деталей и по отдельности каждую.
• Создание базовой схемы приспособления – с указанием опорных, габаритных и установочных размеров.
• Выполнение чертежей собственно оснастки – со всеми вспомогательными и зажимными элементами, с контрольными и габаритными размерами, требованиями к точности размеров.
• Встраивание проекта в технологическую цепочку предприятия – в первую очередь, его увязка с межоперационной транспортировкой сваренных изделий.

Необходимо рассчитать зажимные/фиксирующие силы в зависимости от термической деформации при работе, параметры силовых кабелей электропитания и других элементов инфраструктуры. Например, при единовременной сварке поворотных стыков работа сварочных головок должна начинаться одновременно, в электрическую схему встраивается блок синхронизации возбуждения сварочного разряда. Электроника прекращает работу всего комплекса при случайном гашении дуги хотя бы на одной из установок.

Разумеется, если купить сварочное оборудование (Сварог, Брима или любой другой стандартный инвертор) потребовалось только для бытовых работ «по даче и гаражу», то проектирование и изготовление сварочной оснастки может заключаться всего-то в сварке нескольких угольников из обыкновенной арматуры. А зачастую подварить стальной лист к воротам или петлю к железной калитке можно и вовсе без вспомогательных средств. Но для средних предприятий актуальность эффективность применения сварочных аппаратов оборудования может значительно вырасти благодаря такому дополнительному оборудованию рабочих мест. На крупном производстве разработкой и внедрением оснастки занимаются целые подразделения – инструментальные цеха, конструкторские бюро и т.д. Производство же среднего уровня тоже можно значительно улучшить, причем без больших капитальных вложений.

Стандартизированная технологическая оснастка является действенным методом повышения производительности труда, роста коэффициента использования сварочного оборудования и повышению технологичности работы. Конкретный вид и типоразмеры оснастки зависят от специфики сварочной деятельности каждого предприятия, существуют специализированные фирмы, разрабатывающие сварочную оснастку «под ключ» и предоставляющие гарантии на ее полноценное функционирование. Для предприятий среднего размера пользование их услугами может быть оптимальным с точки зрения зримого результата при небольших вложениях средств и экономии собственных материальных и временных ресурсов.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Использование сборочно-сварочных приспособлений в технологическом процессе предусматривает решение целого ряда различных вопросов, основные из которых: получение заданных размеров сварных узлов и достижение их взаимозаменяемости; упрощение технологии сборки и сварки и снижение трудоемкости сборочно-сварочных работ; предотвращение или уменьшение деформаций сварных узлов и изделий; упрощение контрольно-приемочных испытаний.

Сборочно-сварочная оснастка обладает рядом специфических особенностей, отличающих ее от оснастки, обычно применяемой в машиностроении.

Так, в приспособлениях для механической обработки обычно закрепляются отдельные детали или несколько деталей, жестко собранных в узел. Изделие под сварку собирается обычно из значительного числа различных деталей, установка которых ведется последовательно на самом приспособлении, а фиксируются они чаще всего независимо друг от друга.

В приспособлениях для механической обработки крепление изделий должно обеспечивать полную их неподвижность в процессе обработки, в сварочных же приспособлениях свободное перемещение деталей свариваемых узлов в результате изменения их размеров в процессе нагрева и остывания при сварке очень часто является необходимым. В связи с этим в сварочных приспособлениях часто применяется комбинированная сборка деталей, предусматривающая жесткую установку одних деталей в сочетании со свободной установкой других, фиксируемых по разметке или по жестко установленным деталям.

Сварочные приспособления в отличие от приспособлений для механической обработки, как правило, не воспринимают в работе каких-либо значительных внешних усилий (кроме усилий от зажимных элементов, собственного веса приспособлений для устанавливаемых деталей). С другой стороны, сварочные приспособления подвержены воздействию местных высоких температур, развиваемых при прихватке и в еще большей степени в процессе сварки. В связи с этим одной из важнейших функций таких приспособлений является уменьшение деформирования деталей и узлов, развивающегося вследствие температурных воздействий. Эти особенности обязательно должны учитываться при разработке сборочно-сварочной оснастки.

Основными исходными данными при разработке сборочно-сва-рочных приспособлений являются: производственная программа, конструкция узла, технология сварки, требуемая точность сварного изделия, условия эксплуатации приспособлений.

По объему программы определяется степень необходимости применения приспособления и допустимая сложность его конструкции. При этом стоимость изготовления и эксплуатации приспособления должна быть согласована с его экономическими показателями, обусловленными уровнем и стабильностью качества изделий, требуемой производительностью и снижением трудоемкости. Наряду с экономическими требованиями необходимо учитывать также требования улучшения условий и облегчения труда и полной безопасности в работе.

На конструкцию сборочно-сварочной оснастки существенное влияние оказывают технология изготовления и точность деталей, из которых собирается узел, технология сборки и технология сварки. Конструкция разрабатываемого приспособления должна обеспечивать возможность сборки в нем узла с заданной точностью из деталей с любыми допустимыми по техническим условиям отклонениями.

Анализ требуемой точности сборки дает возможность прежде всего установить, является ли специальное приспособление необходимым, или же сборка с соблюдением всех технических условий возможна на универсальном приспособлении.

Сборочно-сварочное приспособление должно допускать наиболее удобную установку и снятие собираемого узла в принятой технологией сборки последовательности. Наконец, принятые виды сварки — дуговая, электрокоитактная и др. имеют свои отличительные особенности, учет которых необходим при разработке приспособлений. Кроме того, необходимо увязать конструкцию приспособлений с конкретными условиями их эксплуатации (расположение приспособления в цехе, обеспеченность и характер транспортных и грузоподъемных средств, вид и возможность использования источников энергии и др.), в зависимости от которых во многом будет определяться общая компоновка и выбор отдельных конструктивных элементов приспособлений.

На основании учета всех отмеченных факторов перед конструктором сборочно-сварочной оснастки ставится исключительно серьезная задача создания приспособлений, производительных, надежных и точных в работе, удобных и безопасных в обслуживании и наиболее экономичных в производстве.

Проектирование сборочно-сварочной оснастки

«Сборочная операция имеет целью обеспечение правильного взаимного расположения деталей»*.

Сварочная оснастка предназначается для автоматизации и механизации процесса сварки. Она позволяет оптимизировать технологии производства и повысить уровень общей автоматизации на предприятии, на котором требуется проведение сварочных операций.

Фиксация деталей при сварке.

Для разных целей используются различные системы сварочной оснастки, поэтому, чтобы максимально оптимизировать конкретное производство и обеспечить точную фиксацию деталей при сварке, лучше заказывать индивидуальное проектирование и изготовление сварочной оснастки «под ключ». Это позволит эффективно и надёжно решить вопрос сварки на предприятии, установить стандартные или специализированные решения сборочно-сварочной оснастки, позволяющие выполнять нужные задачи.

При проектировании сборочно-сварочной оснастки, требуется выполнение перечня обязательных условий, которые обеспечат её практичность и эффективность. К ним относятся:

• Точность установки
• Высокая технологичность
• Надёжность и долговечность
• Безопасность для людей и окружающего оборудования
• Удобство в применении
• Полная комплектация
• Отсутствие лишних элементов

Сборочный кондуктор

Основной задачей сварки на производстве является получение качественного изделия. Поэтому важным элементом любого сварочного участка является сварочный кондуктор, который должен максимально отвечать параметрам выпускаемой продукции. Поскольку сборка изделий происходит именно в этих приспособлениях, то порой они носят название «сборочный кондуктор», либо «сборочно-сварочный кондуктор».

Автоматизация сварки изделий позволяет значительно ускорить и упростить процесс производства, а также обезопасить человека от возможных травм и проблем со здоровьем.

Сварочная оснастка от ИРС

Результат работы сборочного кондуктора зависит от многих факторов. Сборочно-сварочная оснастка должна быть правильно спроектирована, точно изготовлена, с умом настроена. Даже малая погрешность или люфт в сварочном кондукторе приводят к тому, что робот промахивается мимо шва и сварки не получается.

Также необходимо застраховать себя от столкновений робота с оснасткой и мёртвых зон, где сварка невозможна, ввиду того, что оснастка мешает оптимальному доступу сварочной горелки. Чтобы этого не происходило, мы проводим предпроектные исследования в программном пакете Roboguide от компании Fanuc, которая позволяет проанализировать все возможные столкновения и нестыковки на стадии проектирования, избавляя тем самым от переделок оборудования при пусконаладке, существенно снижая сроки пусконаладки и стоимость оборудования.

Применение САПР позволяет создавать качественную сложную пространственную конструкцию, а именно: упрощает процесс согласования конструкции с заказчиком за счет наглядной визуализации, существенно снижает риск ошибок при проектировании, упрощает подбор и оптимизацию необходимых покупных элементов (пневматических, гидравлических, электрических приводов, подшипников, амортизаторов, и т. д.), позволяет проводить необходимые расчеты массы, прочности и т.д.

Наши производственные возможности по металлообработке и изготовлению нестандартных изделий Вы можете посмотреть в разделе производственные возможности.

Технологическое оснащение производства

От технологического процесса производства сварных конструкций требуется обеспечение возможности сокращения сроков его освоения и снижения производственных затрат при одновременном достижении высокой производительности, качества и надежности выпускаемых изделий.

Успешное решение данной проблемы в значительной степени определяется оснащенностью сварочного производства, причем выбор варианта оснащения в каждом конкретном случае должен учитывать не только техническую возможность выполнения запроектированных операций с соблюдением предъявляемых требований, но и технико-экономическую оптимальность.

Средства технического оснащения технологических процессов обычно разделяют на две группы.

К первой группе относятся технические средства,, обеспечивающие общую возможность выполнения технологических операций запроектированными методами обработки (штамповка, сварка, механообработка и т.п.). Эта группа технических средств получила название основного технологического оборудования. К ней относятся дуговые сварочные автоматы, источники питания дуги, сварочные машины и т.п.

Ко второй группе относятся технические средства оснащения, призванные облегчить изготовление или создать благоприятные условия для выполнения технологических операций с использованием основного технологического оборудования применительно к конкретным особенностям обрабатываемых изделий. Подобные средства оснащения называют технологической оснасткой. Сварочное оборудование выпускается специализированными предприятиями. В большинстве случаев оно обладает большой степенью универсальности и предназначено для осуществления непосредственно самого сварочного процесса без конкретизации относительно того или иного обрабатываемого изделия. Однако, исходя из конструктивно-технологических особенностей изготовляемых конструкции, для выполнения соединений той или иной формы требуется закрепление изделия в определенных положениях, перемещение или поворачивание их в процессе сварки. Осуществляется это за счет применения технологической оснастки, представляемой в виде приспособлений для закрепления и перемещения свариваемых конструкций. Такие приспособления позволяют не только облегчить выполнение соединений, но и уменьшить возникающие деформации, повысить производительность, обеспечить безопасные условия работы. Наконец, как правило, сварка нераз¬рывно связана с проведением сборки соединяемых деталей. Поэтому необходимы приспособления для сборочных работ, обеспечивающие выполнение заданных технических условий, предъявляемых с позиций качественного изготовления сварных соединений и достижения проектных параметров конструкций. Весь отмеченный комплекс технических устройств рассматривается как сборочно-сварочная оснастка или приспособления. Значение сборочно-сварочной оснастки при изготовлении сварных конструкций исключительно велико. Ее применение во многом обуславливает не только получение высококачественных изделий, но и достижение высоких производственных показателей. Поэтому правильность выбора и разработка сборочно-сварочной оснастки являются одним из главных вопросов технологической подготовки сварочного производства в целом.

В общем балансе средств производства специальное технологическое оснащение занимает важнейшее место и располагается вслед за технологическим оборудованием. Но если парк оборудования с изменением конструкции изделия при технологической подготовке изменяется незначительно, то технологическая оснастка обычно подвергается радикальным изменениям, даже полной замене. Поэтому затраты на ее создание составляют важнейшую часть расходов по технологической подготовке. Так, в авиационной промышленности трудоемкость проектирования и изготовления технологического оснащения достигает 60 — 80% от общей трудоемкости технологической подготовки серийного производства, а по времени изготовления – до 90% всего цикла подготовки. Поэтому снижение трудоемкости и сроков создания оснастки является одним из основных резервов сокращения затрат на подготовку производства. Значительный эффект дает нормализация оснастки, основанная на использовании унифицированных и стандартизованных деталей и узлов.

Классификация сборочно-сварочной оснастки. Сборочно-сварочная оснастка по удельному весу в общем оснащении технологических процессов современного сварочного производства, как правило, занимает ведущее место. Ее характер определяется многими факторами, в первую очередь конструктивно-технологическими особенностями изготовляемых конструкций; с другой стороны, степень оснащенности технологических процессов в значительной степени зависит от вида производства. Наиболее оснащены технологические процессы при массовом и крупносерийном производстве и менее — при единичном и мелкосерийном. Это объясняется в основном экономическими соображениями. Номенклатура применяемой сборочно-сварочной оснастки исключительно широка и многообразна. Однако по ряду признаков она может быть классифицирована по группам, различающимся по своим конструктивным особенностям и технологическим возможностям.

По функциональному назначению и задачам, выполняемым в, технологическом процессе, сборочно-сварочная оснастка разделяется на сборочные, сварочные и сборочно-сварочные приспособления.

Сборочные приспособления предназначены для осуществления сборки изготовляемых конструкций из отдельных деталей или узлов с обеспечением требуемых технических условий с закреплением их с помощью прихватки или съемных фиксаторов.

Сварочные приспособления обеспечивают выполнение непосредственно сварочных операций при получении сварных соединений того или иного вида. В такие приспособления конструкции устанавливаются в собранном, предварительно закрепленном состоянии. В этом случае в технологическом процессе необходимо сочетание сборочных и сварочных приспособлений.

В сборочно-сварочных приспособлениях может производиться сборка и сварка конструкций с одной установки. При этом в большинстве случаев удается исключить необходимость применения прихватки.

В зависимости от вида производства, степени и широты применения приспособления подразделяют на универсальные, специализированные и специальные. Универсальные приспособления могут быть использованы для выполнения операций, соответствующих их функциональному назначению, применительно к широкому кругу обрабатываемых конструкций, различающихся по своим конструктивно-технологическим характеристикам. С повышением степени специализации приспособлений широта применяемости их резко уменьшается. Так, специализированные приспособления используются для обработки лишь определенной группы однотипных изделий, обладающих общностью конструктивно-технологических признаков и различающихся по типоразмерам. Еще в большей степени ограничивается область использования специальных приспособлений, предназначаемых для обработки лишь определенного вида изделий. Однако с увеличением специализации приспособлений, как правило, возрастают их точность и производительность. Поэтому такие приспособления обычно используют при оснащении крупнопрограммных видов производства. В зависимости от характера работы и способа приведения в действие приспособления разделяют на ручные, механизированные и автоматизированные (или автоматические).

Ручные приспособления для работы требуют затрат ручного труда и приводятся в действие за счет усилий работающего. Механизированные приспособления приводятся в действие за счет использования какого-либо вида энергии (сжатого воздуха, жидкости, электрической энергии). Автоматическими считаются приспособления, в которых не только приведение в действие, но и управление производится за счет какого-либо вида энергии помимо усилий работающего. В этом случае затраты труда человека необходимы лишь на настройку и запуск в работу. Приспособления также могут быть быстродействующими с минимальной затратой вспомогательного времени, одно- и многопозиционными. В зависимости от габаритов и веса изделий приспособления могут быть переносными или стационарными, а также неподвижными, пере-мещающимися или поворотными в процессе работы.

Назначение и особенности сборочно-сварочной оснастки. Использование сборочно-сварочной оснастки в технологическом процессе изготовления сварных конструкций предусматривает решение целого ряда задач. Основные из них — обеспечение условий качественного выполнения сварных соединений и изготовления конструкций с заданными техническими параметрами и достижением взаимозаменяемости, упрощение технологии сборки и сварки, снижение трудоемкости и повышение производительности сборочно-сварочных работ, предотвращение или уменьшение сварочных деформаций.

Использование сборочно-сварочной оснастки позволяет расширять технологические возможности сварочного оборудования, обеспечивать условия стабилизации качества выполняемых работ. Применение сборочно-сварочной оснастки является необходимым условием повышения общего уровня механизации и автоматизации сварочного производства. Сборочно-сварочные приспособления могут входить в состав сварочных установок, встраиваться в поточные механизированные и автоматизированные линии, причем за счет технологической оснастки открывается возможность механизировать и автоматизировать как основные, так и вспомогательные операции технологических процессов. С другой стороны, использование сборочно-сварочной оснастки предусматривает решение вопросов социального характера в сварочном производстве. Применение совершенных приспособлений позволяет исключить или резко уменьшить необходимость использования тяжелого или малопроизводительного труда, в большей степени обеспечить условия безопасности для работающих. Таким образом, широкое применение сборочно-сварочной оснастки является важным фактором научно-технического прогресса сварочного производства, позволяющего комплексно решать не только сложные технико-экономические вопросы, но и вопросы социально-общественного значения. Анализируя характер сборочно-сварочной оснастки, необходимо отметить, что она обладает рядом особенностей, отличающих ее от оснастки, обычно применяемой при других технологических процессах, связанных с обработкой и изготовлением конструкций в машиностроении. Так, в приспособлениях для механической обработки обычно закрепляют отдельные обрабатываемые детали или узлы из нескольких деталей, предварительно соединенных друг с другом. Изделие же под сварку собирают обычно из значительного числа различных деталей, установка которых в приспособлениях ведется последовательно, а фиксирование и закрепление их чаще всего осуществляются независимо друг от друга.

В приспособлениях для механической обработки крепление изделий должно обеспечить их полную неподвижность в процессе обработки. В сварочном приспособлении свободное перемещение отдельных свариваемых деталей за счет изменения их размеров в процесс нагрева и остывания при сварке часто является необходимым. В связи с этим в них часто применяют комбинированную сборку деталей, предусматривающую жесткое фиксирование одних деталей в сочетании со свободной установкой других, обеспечивающей возможность изменения их размера при нагреве и охлаждении.

Сварочные приспособления в отличие от приспособлений для механической обработки, как правило, не испытывают в работе каких-либо значительных усилий от процесса обработки (сварки) помимо действия веса самого установленного изделия. С другой стороны, они подвержены часто воздействию высоких температур при прихватке или сварке. В связи с этим в таких приспособлениях необходимо предусматривать меры для уменьшения деформирования конструкций, развивающегося вследствие температурных воздействий. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо тщательно анализировать условия выполнения сборочно-сварочных операций, выявлять особенности их взаимосвязи с приспособлениями и обязательно учитывать при разработке сборочно-сварочной оснастки.