М. А. Кулагина, Н. А. Киселева - Основы технологического проектирования сборочно-сварочных цехов

М. А. КУЛАГИНА, Н. А. КИСЕЛЕВА

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ ЦЕХОВ

Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Оборудование и технология сварочного производства»

ИЗДАТЕЛЬСТВО «СУДОСТРОЕНИЕ»

ЛЕНИНГРАД

1977

Изложены методические и теоретические основы проектирования сборочно-сварочных цехов по производству корпусных конструкций и изделий судового машиностроения. Основное внимание уделено технологии и организации производства, расчетным методам определения его элементов, экономическому обоснованию и анализу проектов сборочно-сварочных цехов, механизации и автоматизации сварочного производства.

Книга предназначена для студентов кораблестроительных вузов и факультетов, а также ИТР проектных организаций и судостроительных заводов.

© Издательство «Судостроение», 1977 г

ОТ АВТОРОВ

Настоящее учебное пособие по курсу «Проектирование сварочных цехов» написано для студентов кораблестроительных вузов и факультетов в соответствии с утвержденной MB и ССО СССР программой этой дисциплины.

Опыт преподавания курсов «Проектирование цехов по производству сварных конструкций» и «Проектирование сварочных цехов» в Ленинградском ордена Ленина и Николаевском ордена Трудового Красного Знамени кораблестроительных вузах показал, что необходимо учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности «Оборудование и технология сварочного производства». Изложенные здесь теоретические и методические основы проектирования сборочно-сварочных цехов сопровождаются конкретными практическими решениями и рекомендациями.

Учебное пособие может быть использовано студентами при курсовом и дипломном проектировании сборочно-сварочных цехов, отделений и участков. Оно позволит инженеру-технологу квалифицированно решать многие вопросы: определять мощность действующих сварочных цехов, возможность изготовления этими цехами новых корпусных конструкций при изменении программы выпуска судов, заменять сварочное оборудование без остановки производства, осуществлять комплексную механизацию, вычислять коэффициент использования механизированных поточных линий и уровень механизации цеха, рационально размещать в цехе рабочие места, поточные линии и т. д. Однако следует иметь в виду, что приведенные данные и показатели, оборудование и планировка цехов служат лишь иллюстрацией к излагаемой методике и не являются нормативными. В практике проектирования возможны иные варианты в зависимости от сложности и технологии изготовления изделий, организации производства, используемых видов оборудования и средств механизации.

Авторы выражают глубокую признательность и благодарность инж. А. К. Сыркову, И. И. Рабиновичу, принявшим участие в обсуждении рукописи и высказавшим ряд ценных предложений по ее улучшению.

Критические замечания и пожелания просим направлять в издательство «Судостроение» по адресу: 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного машиностроения и судостроения во многом зависит от состояния и перспектив сварочного производства. Рост производительности труда при проведении сварочных работ достигается в' результате механизации и автоматизации производства, использования новой техники и передовой технологии, рационального планирования и научной организации труда. Одно из важнейших направлений технического прогресса— комплексная механизация и автоматизация производства при изготовлении сварных конструкций.

В машиностроении и металлообработке на долю сварочного производства приходится около 45% общесоюзного производства металлических конструкций. В судостроении при изготовлении корпуса судна и отдельных узлов широко применяют различные виды механизированной сварки, главным образом электродуговой, которая является основным технологическим процессом при изготовлении корпуса судна, котлов, турбии, двигателей внутреннего сгорания и других механизмов.

Начало применению электросварки в судостроении и судоремонте было положено ее изобретателем Н. Г. Славяновым в конце XIX в. Однако в царской России в связи с общей технической отсталостью страны сварка широкого распространения не получила.

Большая роль в развитии сварки в СССР и во внедрений ее в судостроение принадлежит Виктору Петровичу Вологдину (1883—1950), который первый после революции возобновил сварку по методу Славянова на «Дальзаводе» (во Владивостоке). Вначале под его руководством на заводе производились сварочные ремонтные работы, а в 1923 г. был создан самостоятельный сварочный цех и уже в 1928 г. изготовлены первые сварные паровые котлы и сварен ряд ответственных строительных конструкций.

Первые сварочные цехи по существу представляли собой экспериментальные участки, на которых пробовали осваивать изготовление новых сварных конструкций, начиная с мелких дельных вещей и кончая механизмами, плоскостными и объемными секциями корпуса судна; в ряде случаев в этих цехах применяли сварку при выполнении ремонтных работ, при исправлении брака литья, поковок и т. п.

Первым отечественным судном полностью со сварным, а не с клепаным корпусом был морской катер длиной 16 м, построенный под руководством В. П. Вологдина в 1931 г. на «Дальзаводе». Опыт В. П. Вологдина быстро распространился По заводам центральной части СССР. В 1932—1933 гг. на ряде судостроительных предприятий (в Ростове-на-Дону, Красноярске, Ленинграде, Киеве, Николаеве, Херсоне и др.) была начата постройка электросварных речных барж и буксиров. В 1935 г. в Ленинграде построен первый в СССР полусварной крупный морской пароход «Седов». Одновременно на ряде заводов была начата постройка сварных доков, теплоходов для Каспийского моря, грузовых шаланд и других цельносварных судов. К началу Великой Отечественной войны сварка почти вытеснила клепку, а в годы войны строились уже только сварные корабли и суда.

Таким образом, сварка, впервые примененная в судостроении в середине 20-х годов, стала основным методом соединения частей корпуса судна. Широкое применение сварки вместо клепки позволило значительно уменьшить массу корпуса, (на 13—20%) при сохранении его прочности и надежности, снизить трудоемкость изготовления корпуса судна на 40—50%, сократить сроки постройки в 2—3 раза, уменьшить общую стоимость постройки корпуса.

Развитие сварочной техники и использование ее в судостроительной промышленности коренным образом изменили технологические процессы постройки судов. Эти изменения отразились на облике и составе цехов судостроительного предприятия. Например, на старых судостроительных заводах при технологии постройки клепаных судов, как правило, существовал один цех — корпусный, занимавшийся изготовлением металлического корпуса судна. На более крупных заводах можно было встретить два цеха: корпусообрабатывающий, который обрабатывал - металл корпуса и выпускал готовые детали корпусных конструкций, и стапельный или судостроительный цех, производивший сборку и клепку корпуса судна на стапельных местах.

По мере внедрения сварки в судостроение определилась тенденция к специализации сварочного производства по видам работ: производство корпусных конструкций, изготовление машиностроительных деталей, узлов и конструкций, ремонтные работы.

Необходимость срочного пополнения -общего тоннажа речного и морского флота СССР в предвоенные и военные годы поставила перед судостроителями задачу резкого сокращения сроков постройки судов. Эта задача была успешно решена применением предварительной сборки и сварки корпусных конструкций с последующей их установкой в готовом виде на судно, о результате большой объем работ по постройке металлического корпуса был перенесен со стапеля в более благоприятные условия-—.в специально для этой цели приспособленные сборочно-сварочные цехи. Строительство сборочно-сварочных цехов на старых заводах было сопряжено с решением трудной задачи — найти свободное место для постройки цеха, не нарушив технологического потока. При проектировании новых заводов цехи располагают уже так, что оказывается выдержанным прямой технологический поток постройки судов: обработка металла корпуса, сборка и сварка узлов и секций, сборка и сварка блоков, сборка и сварка корпуса судна в целом.

Проектирование сборочно-сварочных цехов судостроительных заводов в нашей стране было начато еще в.тридцатые годы. Проектирующие организации, предвидя широкое развитие сварочного производства в недалеком будущем, создали проекты первых сборочно-сварочных цехов для судостроительных заводов Севера и Дальнего Востока. Эти цехи были построены перед Великой Отечественной войной. По размерам пролетов, по транспортным средствам и установленному оборудованию всех видов первые сборочно-сварочные цехи не могут, естественно, удовлетворять возросшим в последние годы требованиям к технологии и организации постройки судов.

Современные сборочно-сварочные цехи представляют собой мощные, хорошо оснащенные производственные подразделения, расположенные в многопролетных зданиях больших размеров. Изготовление сварных корпусных конструкций осуществляется на комплексно-механизированных поточных линиях, обеспечивающих высокую производительность труда и качество сварных соединений. В них перенесено до 60—70% общего объема работ по сборке и сварке корпуса. Секции корпуса, испытанные на непроницаемость и окрашенные, поступают на построечное место для изготовления корпуса судна. При этом резко сокращаются сроки постройки судна (вследствие параллельно-последовательного ведения работ как в сборочно-сварочных цехах, так и на построечном месте).

Использование сварки при изготовлении изделий судового машиностроения также значительно повысило производительность труда, снизило себестоимость работ и изделий по сравнению с созданием их ранее в литейных и кузнечно-прессовых цехах. Применение конструкций, сваренных из отдельных частей, позволило уменьшить размеры поковок и отливок, упростить оборудование литейных и кузнечных цехов.

К настоящему времени уже накоплен достаточный опыт по проектированию сборочно-сварочных цехов. Выработанные основы проектирования отражены во многих проектных документах и правилах — например, в утвержденных Государственным комитетом Совета Министров СССР по делам строительства (Госстроем СССР) «Временной инструкции по разработке проектов и смет для промышленного строительства» СН202—76 и «Строительных нормах и правилах».

ГЛАВА I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ В СУДОСТРОЕНИИ

§ 1. СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЕГО ЦЕХОВ И УЧАСТКОВ

Сварочное производство представляет собой комплекс процессов с широким использованием сварочной техники, образующий самостоятельную законченную технологию изготовления сварной продукции. В зависимости от объема сварочных работ, выполняемых при изготовлении различных изделий, числа работающих, производственной площади определяют подразделение сварочного производства по организационному признаку: сборочно-сварочный цех, отделение или участок.

На современных судостроительных предприятиях изготовлением металлического корпуса судна занимаются несколько цехов: .корпусообрабатывающий цех с бюро плазовых работ, складом стали и участком предварительной правки, очистки и грунтовки стали; сборочно-сварочный цех со складом комплектации готовых корпусных деталей, осуществляющий предварительную сборку и сварку узлов и секций корпуса; цех сборки и сварки блоков корпуса судна (только при блочном методе постройки судов) со складом готовых секций; судостроительный (корпусосборочный) цех со складом готовых секций или блоков.

Таким образом, в технологии постройки судов предусмотрено четкое разграничение работ по изготовлению корпуса судна. Специализированные замкнутые самостоятельные производственные единицы — цехи выполняют только один из видов корпусных работ: обработку металла, секционную (предварительную) сборку корпусных конструкций и сборку корпуса судна в целом.

Сварочные работы на судостроительных предприятиях осуществляют в основном в двух или трех (при блочном методе постройки судна) цехах (табл. 1). Причем максимальный объем сварочных работ приходится на долю сборочно-сварочного цеха.

Рациональную организацию и функционирование сварочного производства можно обеспечить только при наличии следующих главных элементов: материалов для изготовления заданного объема продукции.

Материалы делятся на вспомогательные и основные. К основным относятся прокат, электродная проволока, крепеж и др., из которых непосредственно изготовляют заданное изделие, к вспомогательным — флюсы, электродные покрытия, защитные и горючие газы, вода для охлаждения оборудования и др., необходимые для выполнения производственного процесса; оборудования для осуществления операций производственного процесса.

Оно также условно делится на основное производственное оборудование (сварочное, станочное и др.) и вспомогательное (оснастка, приспособления, инструменты, производственный инвентарь и др.); энергии всех видов, используемой для привода оборудования и при выполнении производственных операций (электрической энергии для сварки, термической обработки изделий, привода станков, механизмов и. подъемно-транспортного оборудования; энергии сжатого воздуха для привода приспособлений, инструмента и др.).

состава работающих (производственных и вспомогательных рабочих, инженерно-технических работников, счетно-конторского и административно-технического персонала, младшего обслуживающего персонала).

Кроме главных элементов требуются дополнительные элементы сборочно-сварочного производства: техническая документация производственного процесса, устанавливающая взаимодействие между всеми основными элементами производства и служащая руководством при изготовлении заданной продукции.