Автоматические и поточные линии сборки и сварки

Содержание

Введение

1. Автоматические линии сборки и сварки
1. Промышленные роботы
2. Поточные линии сборки и сванки

Заключение

Введение

Сварка — прогрессивный технологический процесс получения неразъемных соединений деталей, позволяющий создавать конструкции с высокими эксплуатационными характеристиками. Достоинства сварных соединений способствуют широкому применению их в конструкциях разного назначения.

Использование сварки позволяет экономить материалы и время при производстве конструкций. При этом открываются большие возможности механизации и автоматизации производства, созданная предпосылки для повышения производительности, улучшаются условия труда работающих.

С развитием научно-технического прогресса расширяется возможность сварки деталей разных толщин материалов, а в связи с этим и набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрометров (в микроэлектронике) до десятков сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали, легкие сплавы и сплавы на основе титана, молибдена, циркония и других металлов, а также разнородных материалов. От прогрессивности применяемых сварочных процессов и качества выполнения этих работ во многом зависят качество и надежность готовых конструкций и эффективность производства в целом. Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве —широкое использование механизированной и автоматической дуговой сварки. Эти вопросы решаются механизацией и автоматизацией как самих сварочных процессов (т. е. переходом от ручного труда сварщика к механизированному), так и комплексной механизацией, и автоматизацией, охватывающими все виды работ, связанные с изготовлением сварных конструкций (заготовительные, сборочные и др.) и созданием поточных и автоматических производственных линий. Важное значение при этом отводится созданию специального сварочного оборудования и средств оснащения технологических процессов.

В условиях непрерывного усложнения конструкций, неуклонного роста объема сварочных работ большую роль играет правильное проведение технологической подготовки производства, в значительной степени, определяющей его трудоемкость и сроки освоения, экономические показатели, использование средств механизации и автоматизации. Наибольший эффект технологической подготовки достигается при комплексном решении вопросов — технологической отработки самих конструкций, разработки технологических процессов и их оснащения на всех этапах производства.

Рост технического уровня производства, введение в эксплуатацию сложного сварочного оборудования неразрывно связаны с повышением требований к уровню общеобразовательной и технической подготовки кадров, работающих в области сварочного производства, в первую очередь рабочих сварщиков.

Цель данной контрольной работы рассмотреть особенности автоматической и поточной линии сборки и сварки.

1. Автоматические линии сборки и сварки

Общие сведения одной из главных технических и социальных задач в сварочном производстве является замена ручного труда сварщиков механизированной и автоматизированной сваркой. Эта задача решается заменой ручной сварки механизированной для конструкций, где сложно использовать автоматическую сварку (короткие швы, сложное пространственное положение), широкого использования робототехники, применения механизированных и автоматизированных сварочных установок с использованием усовершенствованных и новых сварочных процессов. Вместе с тем трудоемкость сварки составляет примерно одну треть общей трудоемкости изготовления сварной конструкции. Поэтому дальнейшее сокращение времени изготовления сварных конструкций наряду с механизацией и автоматизацией сварки предусматривается за счет комплексной механизации и автоматизации сварочного производства, т. е. механизации и автоматизации всех производственных процессов, составляющих технологический цикл изготовления сварной конструкции (заготовительных, обрабатывающих, сборочно-сварочных, отделочных, контрольных).

Эффективность механизации и автоматизации технологических процессов зависит от серийности изготовляемых на конкретном предприятии конструктивно и технологически подобных сварных конструкций. В машиностроении, в том числе сварочном производстве, различают следующие типы производства: мелкосерийное, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом выпуска изделий; серийное, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска; крупносерийное производство, характеризующееся установившейся номенклатурой изделий, выпускаемых в больших количествах на протяжении всего года. Строгих границ между типами производства нет. Каждому типу производства соответствуют свои оптимальные технологические процессы, оборудование и организация производства. С увеличением серийности сварных конструкций возрастает степень механизации и автоматизации технологических процессов и операций, применяемых при их изготовлении.

Сборка под сварку — это технологическая операция, обеспечивающая подлежащим сварке деталям необходимое взаимное расположение с закреплением их специальными приспособлениями или прихватками. Сборку выполняют на плите, стеллаже, стенде или в специальном приспособлении, предназначенными для размещения и закрепления собираемого и свариваемого изделия. Сборочно-сварочная плита — опорное приспособление в виде горизонтальной металлической плиты с пазами; стеллаж — простейшее опорное приспособление с плоской горизонтальной поверхностью для размещения крупногабаритных изделий в цехе. Сборочно-сварочные стенды — более сложные устройства для размещения деталей собираемых и свариваемых крупногабаритных изделий и фиксации их в нужном положении. Примерами сборочно-сварочных стендов могут служить электромагнитные стенды при изготовлении плоскостных секций судовых корпусов, резервуаров, вагонов и других листовых конструкций. В условиях единичного производства расположение деталей в свариваемом узле задается разметкой, для их закрепления используют струбцины, планки, скобы с клиньями и другие простейшие универсальные приспособления. Использование специальных сборочных приспособлений-кондукторов позволяет повысить производительность труда и качество сборки.

Сварочный кондуктор — приспособление для сборки и закрепления относительно друг друга свариваемых частей в определенном положении. Основой сборочного приспособления является жесткий каркас, несущий упоры, фиксаторы и прижимы. При сборке детали заводят в приспособление, укладывают по упорам и фиксаторам и закрепляют прижимами. Применяют стягивающие и распорные прижимы с ручным и механическим приводом. Прижимы с ручным приводом (винтовые, рычажные, эксцентриковые) просты, но требуют непосредственного ручного труда сборщика. Использование пневматических, гидравлических, электромагнитных и вакуумных прижимов значительно сокращает вспомогательное время, особенно, если требуется зажать изделие в нескольких местах. Фиксацию собранных деталей для придания требуемой жесткости собранному узлу наиболее часто осуществляют на прихватке. Прихватки должны иметь ограниченное поперечное сечение и располагаться в местах, обеспечивающих их полную переварку при укладке основного шва.

Последовательность выполнения сборочно-сварочных операций может быть различной: сварку выполняют после полного завершения сборки; сборку и сварку ведут попеременно, например, при изготовлении конструкции наращиванием отдельных элементов; общей сборке и сварке конструкции предшествуют сборка и сварка узлов.

Для удобства выполнения тех или иных швов изделие приходится устанавливать в различные положения. Это осуществляется с помощью приспособлений — позиционеров, вращателей, кантователей, роликовых стендов, манипуляторов. Подобного рода приспособления могут быть как установочные, предназначенные только для поворота изделия в положение, удобное для сварки того или иного шва, так и сварочные, обеспечивающие кроме установки изделия его вращение (перемещение) с заданной скоростью, равной скорости сварки. Позиционер — приспособление, предназначенное для установки изделия в удобное для сборки и сварки.

Универсальные приспособления общего назначения (сборочные плиты, стеллажи, манипуляторы, кантователи, роликовые стенды) используют для сборки и сварки изделий широкой номенклатуры и различных размеров. Для изделий определенного типа, но разных размеров используют универсальные приспособления специального назначения, которые конструируют в индивидуальном порядке. Универсальные приспособления применяют в единичном и мелкосерийном производстве. Помимо универсальных и специальных приспособлений в мелкосерийном и единичном производстве применяют универсально-сборочные приспособления, представляющие собой набор различных конструктивных элементов — универсальные плиты с продольными и поперечными пазами, типовые сменные упоры, фиксаторы, штыри, прихваты, планки, крепежные детали и т. п. В условиях крупносерийного и массового производства используют специальные приспособления одноцелевого назначения для выполнения определенных операций при изготовлении конкретного изделия. С целью уменьшения сварочных деформаций напряжений при сборке применяют ряд мер. Эффективной мерой снижения остаточных деформаций является жесткое закрепление свариваемых деталей в специальных приспособлениях — кондукторах. Часто применяют дополнительную деформацию заготовок, которая должна быть противоположной ожидаемой сварочной деформации. Метод предварительного изгиба свариваемых деталей используют для борьбы с угловыми деформациями при сварке стыковых и нахлесточных соединений. При сварке листов небольшой ширины с V-образной разделкой кромок их располагают с предварительным выгибом в сторону, обратную ожидаемой деформации. Листы большой ширины можно укладывать с предварительным изгибом свариваемых кромок. С целью устранения деформаций при сварке тавровых и двутавровых балок применяют приспособления, которые изгибают балку в сторону, обратную ожидаемой деформации. Эффективной мерой предотвращения выпучивания стойки в двутавровых балках, вызванной сваркой поясных швов, является сборка с предварительным натяжением стенки. Для натяжения стенки используют сборочные стенды с домкратными устройствами.

Поточные механизированные и автоматизированные линии Поточная линия — комплекс оборудования, взаимно связанного и работающего согласованно с определенным заданным ритмом по единому технологическому процессу. В сборочно-сварочные механизированные поточные линии входит оборудование для выполнения сборки, сварки, а иногда и операций подготовки металла, его раскроя, контроля готовой продукции и т. д. Первая поточная линия с применением автоматической сварки под флюсом была создана в годы Великой Отечественной войны для производства корпусов танков Т-34. По признаку механизации и автоматизации различают несколько типов поточных линий: с частичной механизаций, при которой используется ручная и полуавтоматическая сварка, а остальные процессы производственного цикла — раскрой металла, резка, сборка, окраска и др.— выполняются вручную; с комплексной механизацией, когда механизированы несколько операций, например, применяется механизированная резка и полуавтоматическая сварка; с частичной автоматизацией, при которой основные процессы (резка, сварка) автоматизированы, а остальные работы (сборка, контроль качества, окраска) выполняются с применением механизированного инструмента и приспособлений; с комплексной автоматизацией—автоматические линии. Автоматические линии представляют собой комплекс машин, выполняющих в заданной технологической последовательности весь цикл операций по производству изделий, с общими для всей линии механизмами управления и автоматическими транспортными устройствами, перемещающими объект обработки от одной машины к другой. Примером автоматической линии могут служить сборочно-сварочные автоматические линии для производства сварных труб большого диаметра со спиральным швом, на которых с помощью автоматов под наблюдением небольшого количества операторов осуществляются все операции по изготовлению труб из стальной ленты. В сварочном производстве используют сборочно-сварочные линии с различной степенью механизации и автоматизации оборудования и применяемой оснастки с учетом массовости, серийности и индивидуальности производства для многих видов сварных изделий — при сборке и сварке полотнищ, изготовлении обечаек, труб, сосудов, балок, решетчатых и комплексных конструкций, сварных заготовок для деталей машин. Мелкосерийное (единичное) производств о сварных конструкций является наиболее распространенным в промышленности и строительстве.

1.1 Промышленные роботы

Промышленным роботом называют автоматический манипулятор с программным управлением, который может быстро переналаживаться для выполнения различных операций, выполняемых обычно вручную. Основное отличие этого нового типа автоматической машины от других автоматов— применение принципов ручного труда и универсальность, что делает его использование выгодным и в крупносерийном производстве и особенно в условиях частой смены видов продукции, т. е. в серийном и мелкосерийном производстве. Промышленный робот имеет механическую «руку» и «кисть», обеспечивающие несколько независимых перемещений инструмента (продольных, поперечных, вращательных угловых) в любую точку пространства в пределах его рабочей зоны по команде встроенной системы управления, которая содержит запоминающее устройство для хранения заданной программы.

В настоящее время в промышленности в основном используются роботы первого поколения с жесткой программой действия и отсутствием обратной связи с окружающей средой. Вторым поколением являются роботы с нежесткой программой и датчиками обратной связи. Третье поколение роботов — роботы с искусственным интеллектом, способные полностью заменить человека в области квалифицированного труда. Робот может заменить рабочего, особенно на однообразных операциях, он не утомляется, не совершает ошибок, способен развивать большие усилия, может работать во вредных условиях.

Применение роботов повышает однородность качества изделий, делает возможным переход производства на непрерывную круглосуточную работу. В сварочном производстве роботы нашли преимущественное применение при контактной точечной сварке в следующих случаях: разгрузка и загрузка специализированной сварочной машины, рассчитанной на определенный тип изделия. Здесь робот устанавливает заготовку в машину, а после сварки вынимает и заменяет следующей; обслуживание стационарной сварочной машины, которое состоит в том, что робот подает очередную деталь, устанавливает ее, включает машину, перемещает деталь и убирает ее; сварка с помощью автоматически работающих клещей, укрепленных на конце руки робота. В первом случае используется позиционный транспортирующий робот обычного типа, во втором и третьем случаях — специальный сварочный робот. Перед работой в запоминающее устройство робота вводится программа его действия. Для этого опытный сварщик на первом узле последовательно перемещает инструмент от одного рабочего положения к другому, вводя координаты каждой из этих точек в запоминающее устройство нажатием кнопки «Память». Если на пути между соседними свариваемыми точками оказывается препятствие, например, элементы зажимного приспособления, то в память робота вводят координаты дополнительных точек, определяющих траекторию движения инструмента в обход препятствия. Выполнение программы начинается после того, как собираемый или свариваемый узел займет требуемое исходное положение и сигнал об этом поступит в запоминающее устройство, после чего робот в соответствии с заложенной программой производит необходимые действия. В отличие от точечной сварки, когда промышленный робот берет на себя чисто физический труд по перемещению сварочных клещей, при дуговой сварке его движения определяются самим технологическим процессом сварки. Роботы, предназначенные для дуговой сварки, должны осуществлять непрерывное движение электрода при регулируемых величинах перемещения. Это усложняет его конструкцию и требует значительно большего объема памяти программирующих устройств.