Лукашук В.С. Нестандартное оборудование вагоносборочного производства. Конструкция, проектирование, расчет

Подождите немного. Документ загружается.

B.C. Лукашук

НЕСТАНДАРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ВАГОНОСБОРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

КОНСТРУКЦИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

РАСЧЕТ

Рекомендовано

Управлением кадров, учебных заведений и правового обеспечения

Федерального агентства железнодорожного транспорта

в качестве учебного пособия для студентов

вузов железнодорожного транспорта

Москва

2006

УДК 629.45/.46.002.7

ББК 39.24

Л84

Л84 Лукашук B.C. Нестандартное оборудование вагоносборочного производства.

Конструкция, проектирование, расчет: Учебное пособие для студентов вузов

ж.-д. транспорта. — М.: Маршрут, 2006. — 208 с.

ISBN 5-89035-336-5

Рассмотрены компоновочные схемы, конструкция и методика проектирования тех-

нологического оборудования для сборки различных узлов вагонов. Впервые изложены во-

просы расчета исполнительных размеров сборочных стендов и выбора структурной схемы

приспособления на основе размерного анализа конструкции технологического узла, основы

методики проектирования гибкого переналаживаемого сборочного оборудования для мно-

гономенклатурного производства. Приведены конструктивные схемы и методика расчета

параметров базирующих и прижимных устройств технологического оборудования. Даны

описание конструкций и теория расчета оборудования для поворота изделий при производ-

стве сборочно-сварочных работ.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов железнодорожного транспорта,

обучающихся по специальности Вагоны, а также может быть полезно инженерно-

техническим работникам, занимающимся разработкой технического оснащения процессов

производства и ремонта вагонов.

УДК629.45/.46.002.7

ББК 39.24

Рецензенты: заместитель начальника Департамента вагонного хозяйства

ОАО «РЖД» С.П. Кондрашов; начальник технического отдела Департамента ва-

гонного хозяйства ОАО «РЖД» В.В. Романов; главный технолог вагонного про-

изводства ООО Управляющая компания «Брянский машиностроительный завод»

В.С. Веремьёв.

©Лукашук B.C.

нодорожном транспорте, 2006

ISBN 5-89035-336-5 © Издательство «Маршрут», 2006

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов вузов железнодорож-

ного транспорта, обучающихся по специальности Вагоны, специализации

Вагоностроение, Вагоноремонтное производство, Пассажирские вагоны.

В пособии рассмотрены теоретические основы проектирования нестан-

дартного сборочного и сборочно-сварочного оборудования, приведено

множество конструктивных и числовых примеров, некоторые справочные

данные по средствам технического оснащения. Поэтому пособие может

быть использовано студентами для изучения теоретической части указан-

ной дисциплины, при подготовке к практическим занятиям, а также при

выполнении курсового проекта.

Кроме того, данное пособие в значительной степени дополняет учеб-

ную литературу по дисциплине «Технология производства и ремонта ва-

гонов». Поэтому оно может быть использовано при выполнении кур-

сового проекта по этой дисциплине и дипломного проекта в части разра-

ботки средств технологического оснащения процессов изготовления и ре-

монта вагонов.

Материал учебного пособия базируется на обобщении инженерного

опыта проектирования и эксплуатации средств технического оснащения

сборочных процессов вагоностроения, а также на личном опыте автора.

Такие вопросы, как теоретическое обеспечение требуемой точности сбор-

ки на основе расчета исполнительных размеров сборочных приспособле-

ний, обоснование структурной схемы сборочного приспособления на базе

размерного анализа конструкции технологического узла вагона и методов

сборки, методика проектирования гибкого быстропереналаживаемого

сборочного оборудования, и некоторые другие рассматриваются впервые.

Глава 8 построена на ранее опубликованном материале, однако он пе-

реработан и приведен к виду, удобному для использования при изучении

указанных выше дисциплин.

В главе 1 приводится общая характеристика средств технологического

оснащения сборочных процессов. В главах 2—6 рассматриваются частные

вопросы общей схемы проектирования нестандартного сборочного обо-

рудования, а в главе 7 выстраивается общая схема разработки конст-

рукции такого оборудования.

При самостоятельном использовании пособия рекомендуется следу-

ющая схема изучения материала: вначале беглое ознакомление с изло-

женным материалом для получения общего представления о сущности

рассматриваемых вопросов, затем подробное изучение отдельных глав в

последовательности их изложения в тексте и, наконец, обобщение изу-

ченного по материалу главы 7.

Каждая глава начинается с краткого обоснования излагаемого мате-

риала. Заканчиваются главы изложением основных положений рассмот-

ренного материала и перечнем вопросов, которыми можно воспользо-

ваться при самоконтроле качества его усвоения. Кроме того, в основной

текст глав вставлены врезки в форме замечаний, в которых раскрываются

дополнительные сведения по рассматриваемым вопросам или заостряется

внимание читателя на особенностях приведенной информации.

ВВЕДЕНИЕ

Сложность сборочных технологических процессов требует применения

для их выполнения не менее сложного технологического оборудования и

приспособлений. По видам технологической оснащенности сборочные про-

цессы производства и ремонта вагонов можно разделить на три группы:

- процессы с преобладанием механо-сборочных работ по образованию

разъемных соединений (общая сборка тележек, тормозов, автосцепного уст-

ройства и др.);

- процессы общей сборки и внутренней отделки вагонов;

- процессы с преобладанием сборочно-сварочных работ по образованию

неразъемных соединений (общая и узловая сборка кузова, узловая сборка

тележек пассажирских вагонов и др.).

Технологические процессы первой и второй групп не требуют примене-

ния специального технологического оборудования. Для их выполнения при-

меняют типовые или специализированные подъемно-транспортные средства,

механизированный инструмент, несложные приспособления для облегчения

труда рабочих и контроля качества сборки, устройства узкоспециализиро-

ванного назначения, например, прессы для обжатия рессорного комплекта

тележки, предварительного сжатия (зарядки) поглощающего аппарата и др.

Наибольшую сложность вызывает организация технологического осна-

щения процессов третьей группы.

Эти технологические процессы представлены большой совокупностью

технологий изготовления сборочных единиц вагонов, существенно отли-

чающихся конструктивными схемами (балки, рамы, каркасы, пространст-

венные конструкции), габаритными размерами и массой (от нескольких ки-

лограмм до нескольких десятков тонн), количеством и содержанием сбороч-

ных операций, объемами выпуска изделий, требованиями к точности сбо-

рочных работ и др.

Техническое оснащение указанных технологических процессов весьма

разнообразно. Технология изготовления одних сборочных единиц требует

применения простейших сборочных приспособлений, для других — необ-

ходимы достаточно сложные крупногабаритные механизированные сбороч-

ные стенды, устройства для поворота изделий в процессе сварки и др.

Выбор типа технологического оборудования в каждом конкретном случае

базируется на особенностях содержания технологических операций, объеме

выпуска изделий, экономической целесообразности. В любом случае эффек-

тивное технологическое оборудование позволяет: облегчить труд рабочих и

создать условия для безопасного выполнения работы; значительно снизить

затраты рабочего времени на сборку и повысить производительность

сборочного процесса; стабилизировать размеры и форму собираемых узлов,

обеспечить их внешнюю взаимозаменяемость; значительно снизить или

полностью устранить остаточные деформации узлов, обусловленные уса-

дочными силами при сварке.

Проектирование и изготовление указанных средств технического осна-

щения — весьма трудоемкий и длительный процесс. В системе технической

подготовки производства новых изделий он занимает 50—80 % всего цикла

(общего времени технической подготовки производства). Кроме того, прак-

тика проектирования и эксплуатации значительной части технологического

оборудования вагоносборочного производства свидетельствует о том, что

из-за слабой теоретической базы не всегда удается с первого раза создать

качественную единицу технического оснащения. При принятии технических

решений конструкторам нестандартного технологического оборудования

часто приходится ориентироваться лишь на интуицию. Следствием такого

подхода является то, что большинство сборочных стендов после изго-

товления и монтажа на рабочем месте нуждаются в существенной доработке

в процессе изготовления установочной серии изделий. Все это свидетель-

ствует о необходимости расширения теоретической базы проектирования

средств технического оснащения сборочных технологических процессов.

В пособии большое внимание отведено вопросам проектирования узлов

сборочных и сборочно-сварочных стендов, позволяющих обеспечить требуе-

мую точность сборки, быстро и надежно закрепить составные части соби-

раемых изделий, предупредить усадочные деформации сварных конструк-

ций. Вопросы разработки общих видов оборудования рассмотрены в мето-

дологическом плане (в форме требований к конструкциям оснований обору-

дования, рекомендаций по размещению базирующих и прижимных элемен-

тов, методики расчета исполнительных размеров и др.).

Отметим еще одну особенность, связанную с техническим оснащением

сборочных процессов. Структурные изменения, происшедшие в отрасли ва-

гоностроения в последние годы, привели к частичному изменению целевой

направленности вагоностроительных предприятий. Производство на них все

чаще приобретает характер многономенклатурного. В этих условиях долж-

ны измениться и традиционные подходы к выбору средств технического ос-

нащения сборочных технологических процессов. В таких условиях сниже-

ние затрат на изготовление изделий, сокращение сроков освоения их выпус-

ка, эффективное использование производственных площадей и технологи-

ческого оборудования немыслимы без использования в техническом осна-

щении элементов гибких быстропереналаживаемых производств. В связи с

этим в пособии рассмотрены подходы к разработке такого оборудования.

Глава 1

КОНСТРУКЦИЯ НЕСТАНДАРТНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ СБОРОЧНЫХ

ЦЕХОВ

Немного статистики

Для оснащения сборочного процесса производства полувагонов требуется око-

ло 120 наименований технологического оборудования и приспособлений различ-

ной сложности; рефрижераторных вагонов — около 250; пассажирских —

свыше 300.

Технологическое оборудование сборочных цехов занимает 50—70 % произ-

водственной площади.

Разработка конструкции стенда для сборки рамы вагона средней сложнос-

ти требует затрат труда конструкторского бюро (6—7 человек) в течение

2—2,5 месяцев.

1.1. Классификация нестандартного сборочного

оборудования

В соответствии с терминологией, установленной стандартами Единой

системы технологической документации (ЕСТД), к технологическому обо-

рудованию относятся орудия производства, в которых на время выполнения

определенной части технологического процесса размещают материалы или

заготовки и средства воздействия на них. К технологической оснастке отно-

сят орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию

для выполнения определенной части технологического процесса. Примени-

тельно к сборочным цехам вагоностроительного производства к технологи-

ческому оборудованию должны быть отнесены различные сборочные и сбо-

рочно-сварочные приспособления, кантователи, манипуляторы, сварочное

оборудование, станочное оборудование, включаемое в состав сборочных

линий, оборудование для клешей, для перемещения изделий в процессе

сборки и др. В качестве технологической оснастки наиболее часто приме-

няют различные шаблоны, струбцины, зажимы, оправки для формирования

головок заклепок, держатели электродов для сварки и др.

По способам изготовления оборудование условно разделяют на стан-

дартное и нестандартное. Стандартное оборудование выпускают, как пра-

вило, специализированные предприятия. Такое оборудование поставляется

вагоностроительным заводам по их заявкам в готовом виде и не требует ка-

ких-либо доработок. Нестандартное оборудование в большинстве случаев

проектируют и изготавливают сами вагоностроительные заводы или специ-

ализированные предприятия (организации) отрасли вагоностроения.

По видам выполняемых работ оборудование, применяемое в производ-

стве сварных конструкций кузовов и тележек вагонов, можно разделить на

три группы: сборочное, сборочно-сварочное и сварочное оборудование.

В сборочном оборудовании выполняют сборку технологических узлов

с креплением деталей друг к другу короткими сварными швами-

прихватками.

Сборочно-сварочное оборудование используется при сборке техноло-

гических узлов и частичной или полной сварке их.

Сварочное оборудование применяют лишь для сварки собранных на при-

хватках или частично сваренных технологических узлов, а в некоторых слу-

чаях и для простых сборочных работ. В качестве такого оборудования при-

меняют кантователи, позиционеры, манипуляторы, вращатели.

Кантователи применяют для поворота изделий на заданный угол в

удобное для сварки положение. При этом поворот осуществляется отно-

сительно какой-либо одной оси.

Позиционеры позволяют поворачивать узел относительно двух взаим-

но перпендикулярных осей, а также устанавливать его в наклонное поло-

жение. Все повороты осуществляются с маршевой скоростью, не связан-

ной со скоростью сварки. Позиционеры чаще применяют при сварке срав-

нительно малогабаритных технологических узлов (сварные рамы тележек,

надрессорные балки, консоли рам вагонов и др.).

Манипуляторы поворачивают узел аналогично позиционерам, но в от-

личие от них имеют регулируемую скорость вращения относительно каж-

дой оси. Это позволяет настраивать манипуляторы на вращение узла со

скоростью сварки и применять при этом любой способ сварки, в том чис-

ле и автоматическую.

Вращатели используют для поворота цилиндрических обечаек (напри-

мер, котла цистерны) со скоростью сварки при наложении кольцевых

швов.

Оборудование сборочных цехов можно разделить на две группы: уни-

версальное и специальное.

К универсальному относится оборудование, которое может быть исполь-

зовано в технологических процессах изготовления различных техноло-

гических узлов, существенно отличающихся габаритными размерами,

массой и конструкцией. В качестве универсального оборудования наи-

более часто применяют сборочные стеллажи, оборудованные комплек-

том съемных прижимных и базирующих элементов. Основу сборочного

стеллажа составляет набор литых чугунных плит (рис. 1.1) с пазами для

установки различных приспособлений, предназначенных для закрепле-

ния составных частей собираемых технологических узлов. Примеры та-

Рис. 1.1. Конструкция сборочной плиты

ких приспособлений показаны на рис. 1.2. Характерным признаком сбороч-

ного стеллажа является то, что установленные на нем приспособления съем-

ные и могут быть заменены при сборке других технологических узлов. При-

меняют стеллажи обычно в условиях мелкосерийного производства, когда

на одних и тех же производственных площадях поочередно изготавливают

различные технологические узлы.

Рис. 1.2. Схема крепления деталей при сборке узла на сборочной плите:

а—сборка по разметке; б—сборка с применением ограничительных приспособле-

ний; 1—сборочная плита; 2—закрепляемая деталь; 3—прихват; 4—болт специ-

альный; 5—гайка; 6—комплект базирующих и прижимных элементов