Краткий исторический обзор возникновения и развития железнодорожного транспорта в России и за рубежом 40 страница

после чего плунжер пресса поднимают и выталкивают из разомкнутой формы готовое из­делие. Холодное прессование используют главным образом для переработки термоплас­тов, не размягчающихся при нагревании, например фторопластов. В этом случае материал прессуют (уплотняют) в холодных формах, а затем, после извлечения из формы, подверга­ют термообработке, так называемому спеканию.

Литейное производство является одной из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении ими жидким сплавом. Литые детали используют в вагонах: боковые рамы, надрессорные и соединительные балки тележек; кор­пуса букс, автосцепок, поглощающих аппаратов; многие изделия тормозного оборудования и др. Значительный объем литых изделий потребляют в металлообрабатывающей, машиностроитель­ной и других отраслях промышленности, а также на железнодорожном транспорте.

Технологический процесс литейного производства многообразен и подразделяется: по способу заполнения форм — на обычное литье, литье центробежное и под давлением; по спо­собу изготовления литейных форм — на литье в разные формы (служащие для получения толь­ко одной отливки), литье в многократно используемые керамические или глиняно-песчаные формы, называемые полупостоянными (такие формы с ремонтом выдерживают до 150 зали­вок), и литье в многократно используемые, так называемые постоянно металлические формы, например кокили, которые выдерживают до нескольких тысяч заливок. При производстве за­готовок литьем используют разовые песчаные, оболочковые самотвердеющие формы. Разо­вые формы изготовляют с помощью модельного комплекта и опоки (рис. 13.16).

Наиболее распространено в вагоностроении производство отливок в разовых песчаных формах. Этот способ широко применяется для производства крупного литья. Технологичес­кий процесс литья в песчаные формы (рис. 13.17) складывается из ряда последовательных опе­раций: подготовка материалов, приготовление формовочных и стержневых смесей, изготов­ление форм и стержней, простановка стержней и сборка форм, плавка металла и заливка его в формы, выбивка охлажденной отливки, очистка отливки, термообработка и отделка. Для по­лучения необходимых механических свойств большинство отливок из стали, ковкого чугуна, цветных сплавов подвергают термической обработке. После контроля качества литья и ис­правления дефектов отливки окрашивают и передают на склад готовой продукции.

Рис. 13.17. Основные операции технологического процесса получения отливки в разовой песчаной

Формы и стержни изготовляют на специальном формовочном оборудовании и станках. Большинство технологических операций трудоемко, протекает при высокой температуре с выделением газов и кварцесодержащей пыли. Для уменьшения трудоемкости и создания нор­мальных сангигиенических условий труда в литейных цехах применяют различные средства механизации и автоматизации технологических процессов и транспортных операций.

Наиболее трудоемкие операции при производстве отливок — формовка, изготовление стержней и очистка готовых отливок. На этих участках технологические операции в наиболь­шей степени механизированы и частично автоматизированы. Особенно эффективно внедре­ние в литейном производстве комплексной механизации и автоматизации. Например, изго­товление форм, заливка их сплавом и выбивка отливок из форм автоматизированы (рис. 13.18).

Рис. 13.19. Установка для автоматической заливки форм на конвейере: 1 — весы; 2 — форма; 3 — стендовый

ковш; 4 — заливочная тележка; 5 — заливочный ковш

Для операций очистки и зачистки отливок применяют проходные барабаны непре­рывного действия с дробеметными аппаратами. Крупные отливки очищают в камерах не­прерывного действия, вдоль которых отливки передвигаются на замкнутом транспортере. Созданы автоматические очистные камеры для отливок, имеющих сложные полости.

13.6. Основы технологии сборки вагонов

В вагоностроительном и вагоноремонтном производстве для соединения частей и эле­ментов вагонов широко используется сварка. Это современный технологический процесс, представляющий собой метод соединения твердых материалов в результате действия межа­томных сил, который происходит при местном сплавлении или совместном пластическом деформировании свариваемых частей. Сваркой получают изделия из металла и ряда неме­таллических материалов — пластмасс, стекла, керамики и др. Изменяя режимы сварки, про­изводят наплавку слоев металла различной толщины и различного состава. На специальном оборудовании в определенных условиях осуществляют процессы, противоположные по сво­ей сущности процессу соединения, например огневую, или термическую, резку металла.

Современные способы сварки металлов разделяются на две большие группы: сварка плавлением, или сварка в жидкой фазе, и сварка давлением, или в твердой фазе. При сварке плавлением расплавленный металл соединяемых частей самопроизвольно, без приложения внешних сил соединяется в одно целое в результате расплавления и смачивания в зоне сварки и взаимного растворения материала. При сварке давлением для соединения частей без рас­плавления необходимо значительное давление. Граница между этими группами не всегда достаточно четкая, например возможна сварка с частичным оплавлением деталей и последу­ющим сдавливанием их (контактная электросварка). В каждую из приведенных выше групп входит несколько способов. К сварке плавлением относятся дуговая, плазменная, электро- шлаковая, газовая, лучевая и др.; к сварке давлением — горновая, холодная, ультразвуковая, трением, взрывом и др. По роду энергии из этих групп могут быть выделены следующие виды сварки: электрическая (дуговая, контактная, электрошлаковая, плазменная, индукци­онная и т.п.), механическая (трением, холодная, ультразвуковая и т.п.), химическая (газовая, термитная), лучевая (фотонная, электронная, лазерная).

Для изготовления из заготовок сварных изделий применяется разнообразное сварочное обо­рудование и приспособления. Комплекс технологически связанного между собой сварочного оборудования для выполнения сварочных работ при том или ином участии сварщика называет­ся сварочным постом, установкой, а при объединении нескольких постов или установок—линией.

К сварочному оборудованию относят: сварочные аппараты и машины с источниками пита­ния и устройствами для выполнения собственно процесса сварки; технологические приспо­собления для осуществления быстрой сборки деталей под сварку, удержания их во время работы и предотвращения или уменьшения коробления свариваемого изделия; вспомога­тельное оборудование для перемещения изделия в процессе выполнения сварки, крепления и перемещения сварочных аппаратов; инструмент сварщика. Кроме того, при сварке исполь­зуют различные транспортные средства, приборы для контроля качества сварного соедине­ния и т.п. Техническая характеристика сварочного оборудования определяется выбранной технологией сварки, характером производства и степенью механизации процесса (ручная, полуавтоматическая или автоматическая).

Сварочный пост представляет собой участок производственной площади, на котором раз­мещены источник тока, токопровод, необходимые технологические приспособления и инстру­менты сварщика. Для защиты окружающих от излучения участок должен быть огорожен што­рами или щитами. В условиях современного производства широко распространены автомати­зированные установки (рис. 13.20, а) и используются сварочные автоматы, представляющие собой комплекс механизмов и приборов (рис. 13.20, б), с помощью которых осуществляется механизация процесса сварного соединения: подача электродной проволоки, зажигание сва­рочной дуги, поддержание заданного режима сварки и прекращение процесса.

Рис. 13.20. Установки для дуговой сварки: а — автоматизированный пост; 1 — сварочный аппарат; 2 — свариваемое изделие; 3 -- шкаф с аппаратурой управления; 4 — источник тока; .5 — провода управления; 6 — токопровод; 7 — рельсовый путь; 8 — тележка с колонной; 9 — роликовый стенд; К) — площадка обслуживания; б -- автомат; 1 — флюсоотсос; 2 — сварочная головка; 3 — механизм подачи с редуктором; 4 — механизм подъема; 5 — ходовой механизм; 6 - - флюсоаппарат; 7 — рельсовый путь; 8 — i юдающий

ролик; 9 — мундштук; 10 — воронка для флюса

В сварочные посты и установки входят источники питания и аппараты для регулирования горения сварочной дуги в процессе сварки. При электросварке используют сварочные трансфор­маторы, генераторы и выпрямители; при газопламенной обработке—газовые генераторы. Разли­чают источники питания одно- и многопостовые, стационарные (длительная непрерывная работа) и малогабаритные переносные (непродолжительная работа). В качестве технологических приспо­соблений используются: для прижатия одной детали к другой — винтовые, рычажные, эксцентри­ковые, магнитные и другие конструкции зажимов; для фиксации свариваемых деталей — прихва­ты; для сближения или разведения свариваемых кромок или фиксации их положения — стяжки, распорки и домкраты. Сборку и сварку изделий осуществляют на универсальных и специали­зированных стендах, например при сборке обечайки с днищем котла цистерны (рис. 13.21).

Рис. 13.21. Стенд для приварки днищ к обечайке котла цистерны: 1 — площадка сварщика; 2 — рама стенда; 3 — роликовая опора; 4— маховик стяжки; 5 — - пневматический зажим; 6— откидная стяжка

На стенде обеспечивается быстрое совмещение и прижатие свариваемых частей. Оба днища прихватывают к обечайке и затем выполняют автоматическую сварку внутренних и наружных швов неподвижно установленными сварочными тракторами при вращении котла на ролико­вых опорах стенда.

Вспомогательное оборудование сварочных установок комплектуют из элементов, пред­назначенных для расположения изделия в наиболее удобном для сварки положении, для поворота его во время работы и обслуживания зоны сварки, а также для крепления и пере­мещения сварочных аппаратов. С целью установки изделий в удобное для работы положе­ние применяют кантователи (рис. 13.22), поворот свариваемого изделия вокруг оси осуще­ствляют вращателями с вертикальной, наклонной или горизонтальной осями вращения. При сварке цилиндрических изде­лий применяют роликовые стен- а ^ _ б в г д

ды-вращатели (см. рис. 13.20,

13.21). Для вращения изделий в процессе сварки вокруг оси, зани­мающей различные положения в пространстве, служат установоч­ные и сварочные манипуляторы.

Инструментом сварщика служат: электрододержатели для сварки штучными электро­дами, горелки, зачистной инструмент (молотки-шлакоотделители, пневмомолотки, про­волочные щетки, шлифовальные машины и др.), пригоночный инструмент для подгонки соединяемых деталей; инструмент для перемещения и кантовки горячих деталей; инстру­мент для наладки сварочного и технологического оборудования; измерительный инстру­мент (штангенинструмент, микрометрический и др.).

В результате сварки составляющие элементы конструкции или изделия прочно соеди­няются между собой. Сварные соединения и швы классифицируются следующим образом. По взаимному расположению соединяемых элементов различают стыковые, тавровые, на- хлесгочные и угловые сварные соединения. Каждое из них имеет специфические признаки в зависимости от способа сварки — дуговой (рис. 13.23), контактной (рис. 13.24), электро- шлаковой (рис. 13.25), и др.

Участок сварного соединения, непосредственно связывающий свариваемые элемен­ты, называется сварным швом. Швы всех типов различают: по технике наложения — выполненные «напроход», от середины к концам, обратноступенчатым способом;

Рис. 13.23. Виды сварных соединений и типы швов при дуго­вой сварке: а — стыковое; б — тавровое; «, г, д — нахлесточ- ные; е — угловое; / — стыковой шов; 2 — угловой шов тав­рового соединения; 3 — фланговый угловой шов нахлесточ- ного соединения; 4 — лобовой угловой шов нахлесточного соединения; 5 — электрозаклепочный шов нахлесточного соединения; 6 - - шов углового соединения

по положению в пространстве при сварке — вертикальные, горизонтальные, нижние, по­толочные; по технике образования сечения — однослойные и многослойные и т.д. Ос­новные виды сварных соединений, конструктивные элементы кромок и швов, предель­ные отклонения и рациональные диапазоны толщин соединяемых элементов для швов всех типов регламентированы ГОСТами и отраслевыми нормалями.

Рис. 13.26. Сварное соединение: / — сварной шов; 2— зона сплавления (а) или соединения при сварке давлением (б)\ 3 — зона термического влияния; 4 — прилегающий основной материал

Для сварных соединений характерна совокупность зон, образующихся в материале соеди­ненных сваркой элементов. Зоны отличаются от основного материалов и между собой по хими­ческому составу, структуре, физическим и механическим свойствам, микро- и макронапряжен­ности. К сварному соединению, выполненному сваркой плавлением, относят зоны (рис. 13.26, а) материала шва (сварной шов), сплавления, термического влияния, прилегающего основного ма­териала, сохраняющего свои свойства и структуру. Сварное соединение, выполненное сваркой давлением, зон материала шва и сплавления не имеет и состоит (рис. 13.26, б) из зоны соединения, в которой образовались межатомные связи соединенных элементов, зоны механического влия­ния, зоны прилегающего основног о материала.

Основные операции сборки кузова вагона выполняют сваркой, используя требования, обес­печивающие технологичность конструкции. В зависимости от сложности вагона, производствен­ной программы и оснащенности предприятия выбирают способ сборки кузова: узловой, когда сборка кузова осзтцествляется из отдельных узлов и сборочных единиц; секционный, использую­щий сборку из предварительно изготовленных секций; блочный, представляющий собой сборку из отдельных блоков. Наиболее рациональным из них признан блочный способ сборки кузова, позволяющий достичь наивысшей производительности труда, повысить степень механизации и автоматизации производственных процессов, создать благоприятные условия при ремонте в эк­сплуатации. При блочном способе предварительно изготовленные блоки, представляющие со­бой окончательно скомплектованные части кузова — раму, боковые и торцовые стены, крышу, соединяют между собой по разработанной технологии (рис. 13.27).

Рис. 13.27. Схема сборки кузова пассажирского вагона (последовательность операций показана стрелками с номерами)

Степень насыщения каждого из блоков может быть различной в зависимости от типа вагона, его конструктивной схемы и технологических возможностей предприятия.

Предварительное закрепление на раме боковых стен в вертикальном положении осуществляют с помощью прижимных устройств сборочного стенда (рис. 13.28).

Сварка кузо ва вагона представляет со­бой сложный процесс, так как соединения элементов блоков приходится сваривать в различных пространственных положениях, а возможности автоматизации сварочных работ ограничены. Внутри кузова целесо­образно использовать полуавтоматичес­кую сварку в среде углекислого газа.

В этом случае рациональным явля­ется применение контактной сварки с

помощью подвесных и переносных сва- ^^ис: 13.28. Схема стенда для сборки кузова вагона: /

стоика; 2 — магнитовакуумные прижимьт-фиксаторы; рочных устройств для сварки металли- 3 — выдвижные опоры; 4 — пневматический цилиндр;

ческих листов толщиной до 3 мм. 5 — прижим крыши

Наиболее рациональна —дуговая сварка порошко­вой проволокой. Особое внимание в процессе свар­ки уделяют последовательности наложения сварных швов для того, чтобы предупредить сварочные де­формации и искажение геометрических размеров ку­зова. Для уменьшения сварочных деформаций це­лесообразно предварительное нагружение сварива­емых элементов усилиями растяжения или изгиба.

Рис. 13.29. Схема сборки кузова крытого грузового вагона из блоков (последова­тельность операций указана стрелками с номерами)

Схема сборки кузова изотермического и кры­того вагона из предварительно изготовленных блоков представлена на рис. 13.29. В конструкци­ях монтажные стыки при соединении блоков рас­полагаются в удобных местах, а формы и разме­ры соединяемых поверхностей позволяют обеспе­чить необходимую точность.

Большинство процессов сборки и сварки котла железнодорожных цистерн выпол­няется с помощью сварочных автоматов и полуавтоматов. Уложенные на плиту стенда (рис. 13.30) заранее подготовленные листы цилиндрической части котла свариваются ав­томатическими аппаратами, смонтированными на устройствах портального типа.

Рис. 13.30. Сборка цилиндрической части котла цистерны: а — стенд для авгома шческой сварки; / — флюсовая подушка; 2 - сварочные автоматы; 3 - прижимная траверса; 4 - свариваемые листы; 5 — основание стенда; 6-- стенд для наложения продольных швов; I - - автоматическая головка, смонтиро­ванная на портальном устройстве; 2 — обечайка котла; 3 - сварочный трактор; 4 —- стенд; J — балка с магнитным прижимом и флюсовой подушкой; в -стенддля наложения кольцевых швов; / -свароч­ный трактор; 2 — флюсовая подушка; 3— непрерывная лента; г — сварочный трактор; / — ходовая часть; 2 - катушка; 3 — электродная проволока; 4 — пульт управления; 5 — головка

Повышение эффективности технологических процессов может быть достигнуто при менением передовой организации производства, представляющего собой комплекс мероприятий, обеспечи­вающих рациональное сочетание процессов труда с вещественными элементами производства с це­лью достижения поставленных задач при наилучшем использовании производственных ресурсов.

Важнейшие методы организации производства — поточный, партионный и единич­ный. Наиболее прогрессивный из них — поточный, при котором за каждым участком производства закрепляется ограниченная номенклатура работ, рабочие места и учас­тки располагается по ходу изготовления продукции. При наиболее совершенных фор­мах поточного производства обеспечивается синхронность работы смежных участ­ков. Поточные методы организации производства широко применяются в вагоностро­ении и при ремонте вагонов.

Производственный процесс в вагоностроительном и вагоноремонтном производстве представляет собой сложную систему, состоящую из большого количества операций, про­текающих в тесном взаимодействии. Темп работы вагоностроительных и вагоноремонт­ных цехов во многом определяет темп и общий порядок работы других подразделений предприятий. Организация поточного производства в вагоностроительных и вагоноремон­тных цехах связана с созданием поточных конвейерных линий, оснащенных средствами механизации и автоматизации производственных процессов. Все операции процесса изго­товления и ремонта вагонов группируются по видам и технологической однородности работ и распределяются по специализированным рабочим местам (позициям). При этом соблю­дается условие, чтобы продолжительность выполнения работ на каждой позиции была бы кратной ритму поточной линии. Поточная линия представляет собой совокупность ма­шин и механизмов или рабочих мест, расположенных по ходу технологического процесса изготовления детали или сборки изделия. За каждой машиной или механизмом, или рабо­чим местом поточной линии закрепляется одна или несколько операций.

Работа поточных линий на вагоностроительных и вагоноремонтных заводах стро­ится по принципу периодического передвижения вагонов с одной позиции на другую, а во время выполнения работ вагоны стоят неподвижно. Затем, по истечении времени, равного принятому ритму, все вагоны одновременно переставляются на последующие позиции. Во время каждой перестановки с последней позиции выдается один вагон или группа вагонов (в зависимости от числа их на каждой позиции) с законченным объе­мом работ, предусмотренных для данной поточной линии. Последовательное или па­раллельное объединение поточных линий различных производственных участков в еди­ную взаимосвязанную систему позволяет создавать сквозные поточные линии по про­изводству или ремонту вагонов и обеспечивать наиболее высокую производительность и экономическую эффективность предприятия.

Поточное производство улучшает все показатели работы. Благодаря узкой специали­зации обеспечивается более полное использование высокопроизводительного механизи­рованного и автоматизированного оборудования, сокращаются или полностью исключа­ются простои оборудования, уменьшается доля вспомогательных операций, растет произ­водительность труда, снижается себестоимость продукции.

13.7. Основы автоматизированного проектирования технологических процессов

ГОСТ 23501.0-85 «Системы автоматизированного проектирования. Основные поло­жения» определяет САПР как организационно-техническую систему, состоящую из комп­лекса средств автоматизации проектирования. Эта система представляет собой инструмен­тарий проектировщика, включающий технические средства, математическое, программ­ное, информационное и организационное обеспечения, который предназначен для авто­матизации проектирования на всех этапах от выдачи технического задания до передачи технической документации заводу-изготовителю. Объектом автоматизации проектирова­ния является вся совокупность действий проектировщиков, разрабатывающих изделие или технологический процесс и оформляющих результаты разработок в виде конструктор­ской, технологической и эксплуатационной документации.

Проектирование технологии изготовления спроектированного или подлежащего ремон­ту объекта связано с процессом технологической подготовки производства изделия или его узлов и деталей на данном предприятии. Результатами проектирования являются распечатки технологической документации в виде: маршрутной и операционной карты (ГОСТ 3.1118-82); ведомости оснастки (ГОСТ 3.1105-84); карты технического контроля (ГОСТ 3.1502-85); карты технологических процессов выполняются в соответствии с ГОСТ 3.1118-82, то есть с маршрутно-операционным описанием технологических процессов.

Макросхема алгоритма САПР технологических процессов приведена на рис. 13.31, л. Осуществляется ввод оперативной информации, из которой выбираются и формируются групповые (типовые) операции, переходы по их кодам в исходных данных и типовым мар­шрутам из нормативно-справочной информации. Припуски рассчитываются по нормалям предприятия. Поиск оснастки и инструмента, включенных технологом в исходные данные, осуществляется по универсальным блок-схемам и таблицам. При разработке алгоритмов и программ, а также в процессе эксплуатации автоматизированной системы проектирова­ния технологических процессов механической обработки необходимо иметь данные, ука­занные на рис. 13.31, б.

Рис. 13.31. Микросхема алгоритма САПР (а) и внешняя организация данных САПР (о) технологических процессов

При разработке алгоритма САПР технологических процессов особое внимание уде­ляется универсальности, надежности в работе, достоверности разрабатываемых техноло­гических процессов, упрощению и сокращению времени на адаптацию алгоритма к конк­ретным производственным условиям и на создание единой базы данных для решения всех технологических задач и сокращения времени на ее расширение и изменение.

При автоматизированном поиске на каждый переход или группу переходов разрабатывают блок-схемы поиска инструмента, оснастки, по которым в зависимости от операции, перехода и параметров детали выбираются автоматически из базы данных нужный инструмент' и оснастка.