автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.04, диссертация на тему:Исследование основных параметров модульно-групповой технологии механизированного производства узлов корпуса судна

РГ6 од

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИИ СУДОСТРОЕНИЯ

7 ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

На правах рукописи

МИХАЙЛОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МОДУЛЬНО-ГРУППОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ПРОИЗВОДСТВА УЗЛОВ КОРПУСА СУДНА

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.08.04 - "Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства"

Санкт-Петербург, 1996

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте технологии судостроения

Научный руководитель - к.т.н., ст. науч. сотр.

A.A. Мирин

Официальные оппонспты - д.т.н., проф. В.Ф.Соколов

к.т.н., ст.пауч.сотр. А.Я. Розинов

Ведущее предприятие - АО "Северная перфь"

Зашита диссертации состойтся " " 1996 г.

в" "час. па заседании диссертационного совета К 130.04.01

ЦНИИ технологии судостроения по адресу:

198096, Санкт-Петербург, ул. Промышленная, д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ЦНИИТС.

Автореферат разослан " " 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 130.04.01- к.т.н., ст.науч.сотр.

В.П. Шабаршин

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Проблема повышения производительности труда и снижения себестоимости изготовления продукции всегда была и будет в центре внимания любого производства. В судостроении на протяжении многих лет выполнялись работы по комплексной механизации изготовления корпусных конструкции, результатом чего явились многопозиционные поточные линии предметной специализации. Однако осталось много задач, которые не нашли эффективного решения. Одна из них - разработка технологии и создание оборудования для комплексной механизации изготовления плоских узлов корпусов судов. Сложность задачи определяется большим разнообразием формы и размеров узлов, видов подкреплений, трудностью при определении базовых плоскостей, координат расположения набора и другими факторами.

Попытка механизации изготовления узлов с применением традиционных принципов, использованных при создании линий изготовления типовых секции корпусов судов, не дала положительных результатов, поэтому в настоящее время практически на всех заводах плоские узлы корпусов судов изготавливают с использованием ручного труда.

Следует отметить, что на многих узлах по вырезам устанавливаются кольцевые подкрепления, механизация установки и вварки их невыполнима. При вварке кольцевых подкреплений вырезов возникают большие остаточные сварочные деформации, устраняют которые с помошью холодной (под прессом) либо тепловой правки.

Указанные выше факторы свидетельствуют о том, что проблема изыскания и разработки новой технологии и оборудования для механизации изготовления указанной группы корпусных конструкций является актуальной и перспективной задачей в условиях ожидаемого воссоздания Российского флота.

Цель работы

Исследование параметров и разработка гибкой ыалооперационной модульно-групповой технологии комплексно-механизированного производства узлов корпуса судна.

Методика исследований

Основана на теоретических и экспериментальных исследованиях с использованием теории сварочных деформаций, теории холодной листовой штамповки, теории моделирования производственных процессов.

Научная иовюиа

1. Установлена возможность и целесообразность создания гибкой малооперациолпой технологии и оборудования на основе использования в линии модуль-листов. Новизна подтверждена авторским свидетельством на изобретение.

2. Предложены аналитические зависимости для расчета сварочных деформаций при различных схемах изготовления узлов с учетом жесткости закрепления выполняемых сварных соединений. При установке и приварке ребер жесткости к модуль-листу с последующей вырезкой узлов сварочные деформации снижаются в 3-4 раза.

3. Разработана математическая модель функционирования поточной линии изготовления узлов, определены параметры линии и основных агрегатов.

4. Установлена возможность и целесообразность замены кольцевых подкреплений на отбортовку вырезов. Предложены аналитические зависимости для определения основных параметров борта применительно к условиям судостроения.

5. Установлен характер распределения остаточных пластических деформаций при отбортовке овальных судостроительных вырезов, а также зависимость и допустимость изменения исходных свойств применяемых в судостроении сталей от параметров борта.

Практическая ценность

Практические рекомендации, полученные в результате исследований, доведены до отраслевых руководящих материалов и могут быть использованы при проектировании и изготовлении механизированных линий, оборудования и штамповой оснастки в производстве плоских узлов корпусов судов.

Выполненные разработки вкшочены в оргтехпроекты реконструкции и развития ряда судостроительных заводов, в том числе заводов "Янтарь", "Северная верфь", ЛАО и др. Отдельные виды оборудования (агрегат установки набора, портальный сварочный робот) начали использован,ся на заводах в г.Николаевс. Отбортовка вырезов применяется на заводах "Красное Сормово", СМП и др.

Апробация работ

Основные результаты исследований докладывались во всесоюзных школах молодых ученых и специалистов по проблемам модульного судостроения в г.Клайпеде - 1987 г., в г. Керчь - 1989 г., на научно-технических конференциях ЛКИ, отраслевых научно-технических совещаниях по совершенствованию и механизации производственных процессов в судостроении в г.Ленинграде в 1989-1991 гг., НТО им. академика А.Н.Крылова в 1988-1989 г.г., на V национальном молодежном симпозиуме по судостроению в Болгарии в 1989 г.

На способ изготовления плоских сварных узлов получено авторское свидетельство (N 1481136). В конкурсе НПО "Ритм" на лучшее изобретение 1988 года авторское свидетельство заняло II место.

Публикация

По материалам диссертации опубликованы три печатные работы и получело одно авторское свидетельство.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений. Содержит 142 страницы машинописного текста, 44 рисунка и библиографический список из 39 наименований.

Приложение - на 71 странице (исходные требования на проектирование, технико-экономические расчеты и др.)

В первой главе выполнен анализ научно-технической информации, проведен патентный поиск, обобщены данные развития сборочно-свароч-ного производства по изготовлению корпусных конструкций на предприятиях отрасли.

Развитие сборочно-сварочного производства в судостроении шло традиционным путем: от отдельных типов машин и оборудования переходили к комплексам машин, обеспечивающим углубление как предметной, так и технологической специализации. Итогом явились многопозиционные линии предметной специализации (линии изготовления полотнищ, плоских секций, днищевых, бортовых и палубных секций), обеспечивающие значительный рост производительности труда по сравнению с изготовлением изделий на отдельных машинах и оборудовании.

Первые шаги при внедрении линий выявили значительные трудности а обеспечении их загрузки. Сказались проблемы обеспечения технологичности конструкций и загрузки верфей заказами. Показано, что аналогичные трудности существуют и в других отраслях промышленности.

Анализ законов развития технических систем показал, что на смену многооперационным технологическим процессам, когда развитие технологий шло по пути совершенствования многочисленных технологических операций при сохранении их состава, идут другие, направленные на объединение операций в малооперационные и малостадийные процессы.

Что касается плоских узлов корпусов судов, то основной их объем изготавливают в настоящее время по-прежнему с использованием ручного труда. При этом для сборки используют простейшие приспособления, для приварки ребер жесткости - ручную или полуавтоматическую сварку.

При изготовлении плоских сварных узлов по традиционной технологии возникают большие остаточные сварочные деформации, устранение которых, как правило, осуществляют с помощью холодной (иод прессом) или тепловой правки. Уменьшить остаточные сварочные деформации за счет жесткого закрепления листовых деталей или упругого выгиба при поточно-позиционной индивидуальной технологии практически невозможно.

Следует отметать, что примерно па 20-30% плоских узлов выреза подкрепляются пиарными кольцевыми обделочными поясками. Уста/гонка обделочных поясков связана с ручным грудой, а вварка их выполняется вручную или полуавтоматически и с дополнительной кантовкой узлов, что приводит к большим остаточным сварочным деформациям, технология правки которых особенно сложна из-за потерн устойчивости листовых деталей в виде пропеллсрности. В России, как и в других странах, предпринимались неоднократные попытки найти альтернативные решения по замене кольцевых подкреплений на реберные или другие. В качестве такого альтернативного решетя можно рассматривать отбортовку кромок вырезов. получаемую листовой штамповкой.

Анализ номенклатуры и характеристик плоских узлов корпусов судов (рис. 1) показал большое разнообразие размеров, формы листовых деталей, а также размеров и схем расположат« подкрепляющих листовые детали ребер жесткости. Количество плоских узлов на одно судно составляет 1,0 - 1,5 тыс. шт. Практически на всех узлах отсутствуют контурные кромки с прямыми углами, которые могли бы быть приняты за базовые для определения координат расположения ребер жесткости.

Рис. 1. Объемы применения типовых конструкций узлов на проектах типа РО-РО и спецсудне | "] Судно типа PO-PO '*/ЪъЪА у\ Спецпроект

К плоским узлам могут быть отнесены сварные панели плоских выгородок, переборок, секций, состоящие из одной или двух листовых деталей, подкрепленных прямолинейными ребрами жесткости.

Попытка механизации изготовления плоских узлов путем создания традиционных поточно-позиционных линий с индивидуальной сборкой и сваркой каждого узла не дала положительных результатов из-за:

- сложности базирования и транспортировки узлов по позициям;

- отсутствия возможности точно закоординировать места установки ребер жесткости на листовых деталях;

- невозможности осуществить механизацию установки подкреплений вырезов в виде кольцевых обделочных поясков и пр.

Для осуществления комплексной механизации и создания промышленной технологии изготовления плоских узлов необходимо достижение технологической однотипности конструкций.

В судокорпусостроении технологическая однотипность характерна прежде всего для первичной обработки металла, где технологические операции выполняются применительно к листовому и профильному прокату в ограниченном диапазоне типоразмеров. Ограниченное число типоразмеров обеспечило возможность создания и успешной эксплуатации высокомеханизированного оборудования и линий.

Для плоских узлов корпуса достижение технологической однотипности возможно за счет применения принципов модульно-групповой технологии, при которой осуществляется одновременное изготовление группы узлов, располагаемых в едином размерном модульном контуре. В качестве контура может быть рассмотрен установленный для судостроения прокатный лист 1,6 х 6,0; 2,0 х 8,0; 2,4 х 10,0 м.

Выполненный в диссертации аналитический обзор информационных материалов, анализ опыта заводов по механизации и патентный

поиск показали, что задача эта актуальна, но для ее решения требуется раз работать принципиально новый подход.

В связи с этим в работе намечены следующие задачи:

- разработка возможных вариантов технологических схем изготов ления корпусных узлов с использованием модульных принципов;

- теоретическая и экспериментальная оценка возможной точностт получения узлов при различных схемах их изготовления;

- на основе моделирования процесса, организациошю-технолот ческой и технико-экономической оценки разработать технологи чеекую схему .механизированной линии для малооперационно? модульной гсхпологии производства узлов корпуса судна.

- исследовать основные параметры линии и оборудования и разработать исходные требования на проектирование такой линии;

- исследовать возможность замены нетехчолоптиых кольцевых под-

креплений вырезов на отбортовку;

- установить предельные и допустимые параметры борта;

- определить влияние отбортовки на изменение исходных свойств материала с оценкой экономической целесообразности применения отбортовки вырезов в судостроении.

Во второй главе приведены результаты разработки принципов модульной групповой технологии изготовления корпусных узлов. В основу модульной технологии заложена идея использования прокатного листа в качестве размерного модульного контура, используемого на протяжении всего технологического цикла изготовления узлов. Рассматривались две возможные схемы. Первая схема включает размещение листовых деталей узлов на прокатном листе, программирование карты раскроя с определением координат расположения ребер жесткости, установку по этим координатам ребер жесткости, а затем, после сварки, вырезку узлов из прокатного листа.

Вторая схема включала установку и приварку ребер жесткости после тепловой резки прокатного листа с оставлением плоских деталей в составе листа на технологических перемычках (рис.2). Для оценки и выбора параметров, определяющих лучший вариант модульной технологии, была оценена точность плоских узлов, изготавливаемых по каждому из вариантов.

С этой целью в данной главе выполнены исследования по точности изготовления узлов в зависимости от технологической схемы, способа резки, жесткости закрепления плоских деталей (размеры и схемы расположения перемычек), точности установки ребер жесткости и др.

В работе показано, что из всей совокупности факторов наибольшее влияние на погрешности формы плоских деталей оказывают технология и режимы тепловой вырезки их из прокатного листа. Из всех применяемых технологических процессов наибольшую точность обеспечивает процесс плазменной резки на машинах с программным управлением в воде или под водой (рис.3).

Во второй части главы приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния технологической последовательности изготовления плоских узлов на их точность.

С этой целью были рассмотрены три варианта технологической последовательности, включающие:

- изготовление узлов по традиционной технологии;

- изготовление узлов с установкой и приваркой ребер жесткости к предварительно вырезанным деталям с закреплением их в составе прокатного листа на технологических перемычках (рис.2а);

- изготовление узлов с установкой и приваркой ребер жесткости к нераскроенному прокатному листу с последующей вырезкой готовых узлов на плазморезательной машине (рис.2б).

---------^ ] г' ! л^

1 / ! / / * > • » \ \ 1 / ^— 1 1 1 \

Вырезка деталей

"СНЗЛ

Установка набора по разметке

Приварка набора

Установка набора по программе

Приварка набора

/

Вырезка узлов

Рис. 2. Технологические схемы изготовления плоских сварных узлов: а - существующая; б - предлагаемая

Теоретические исследования выполнялись с использованием существующих расчетных методов определения остаточных сварочных деформаций. При этом определялись продольные, поперечные и угловые деформации, а также общий изгиб узлов в зависимости от жесткости опорного контура узлов и их закрепления.

Экспериментальные исследования проводились на листах размером 1,6 х 6,0 м; 2,0 х 8,0 м и толщиной 4, 6, 8 мм.

При выполнении экспериментальных исследований для обеспечения качественного сравнения эффективности способов закрепления на величину остаточных деформаций во всех вариантах расположение узлов в прокатном листе, вид сварки, последовательность установки и приварки ребер жесткости, режимы и сварочные материалы были аналогичны.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что при установке и приварке ребер жесткости на прокатный лист как до вырезки, так и после вырезки плоских деталей с закреплением их на перемычках остаточные сварочные деформации существенно ниже, чем при сварке по традиционной технологии (рис.4). При жестком закреплении перед сваркой плоских листов к сборочной плите элекгроприхватками остаточные сварочные деформации сопоставимы с деформациями узлов, изготавливаемых в составе прокатного листа с роспуском листов на последней стадии.

Сопоставление остаточных деформаций узлов, изготавливаемых в составе прокатного листа с вырезкой на перемычках и без вырезки плоской детали до установки набора, показывает, что при второй последовательности (без вырезки) продольные - ечные остаточные деформации в среднем на 10-15% ниже. При этом существенное влияние на величину деформации оказывают схема размещения перемычек по периметру вырезанной детали и их размеры. При приварке ребер жесткости к плоским деталям до их вырезки угловые деформации в 3-4 раза ниже по

КрившнаС! 100001/сы

1.6 1.4 1.2 1

0.8 0.6 0.4 0.2 0

-

30 50 70 90 НО

Ширина под оси В, мн

130

150

Рис.3 Влияние теплового режима на форму плоской детали:

1 - на воздухе;

2 - на поверхности воды;

3 - подводой.

ао огреты« ухорочеяяя

обшмД юхиб ум»

А),и

0.3 0,2 0,1

«V*

X X X X X РП

А Л,

(,1Ш

у "у

¿1°

I Г 3 12 3

Рис.4 Поперечные укорочения и общий изгиб узла при изготовлении по трём технологическим схемам

1(х) - в свободном состоянии;

2 (0) - на перемычках;

3 (Л) - в свободном состоянии.

о

сравнению с приваркой в свободном состоянии и несколько меньше при наличии перемычек.

Дополнительное жесткое закрепление прокатных листов по периметру к сборочной плите способствует повышению жесткости листа и предотвращает потерю устойчивости (особенно на листах с толщиной менее 6 мм). Однако указанная операция сложна в исполнении и практически не вписывается в технологическую схему механизированного изготовления плоских узлов.

С учетом особенностей исследований в работе получены поправочные коэффициенты к существующим зависимостям для определения продольных, поперечных и угловых деформаций от напряжений закрепления (стх, ау,аиз), а именно

Кпр = 0-—); К„оп = (1~£); Куг=(1-^).

(Тг СГт от

Для опытных узлов эти коэффициенты составили для листов 4 и 8 мм соответственно

Кпр = 0,7; Кпоп = 0,8 и Куг = 0,5;

Кпр = 0,9; Кпоп = 0,85 и Ку,. = 0,7.

Наряду с общими деформациями узлов была сделана оценка точности установки ребер жесткости на плоские детали узлов. Необходимость этих исследований связана с возможностью осуществления приварки ребер жесткости с использованием сварочного робота. В работе собраны статистические данные по точности разметки мест установки ребер жесткости, их совмещения с линиями разметки (рис.5). При этом обобщались данные при существующей технологии и использовании машины с программным управлением. Статистические данные показали, что при ручной разметке отклонения достигают ±3 мы, при машинной ±0,5 мм, отклонения ребер жесткости от линии разметки соответственно ±4 и ±

Погрешность разметки Погрешность установки

мест установки набора набора по разметке

Экспериментальные данные СМП при внедрении портального сварочного робота

Погрешность установки набора с использованием модуля завода "Океан"

Рис.5 Погрешность разметки и установки набора

1,5 мм, что позволило рекомендовать создание и установку в линии автоматизированного оборудования для сварки.

Полученные результаты дали основание рекомендовать предложенные варианты технологических схем изготовления узлов для разработки линий механизированного изготовления.

В третьей главе приведены результаты технико-экономических исследований по обоснованию возможности и целесообразности создания механизированной линии изготовления плоских узлов.

С этой целью рассматривались два принципиальных варианта технологического процесса, предусматривающего:

- разметку на прокатном листе линий установки подкрепляющих ребер жесткости, установку их на прихнатки с последующей приваркой и вырезкой готовых плоских узлов;

- вырезку из прокатного листа деталей плоских узлов с оставлением их в плоскости листа на перемычках, разметкой линий установки подкрепляющих ребер жесткости, установкой их на прихватках с последующей приваркой, удалением перемычек и отделением готовых плоских узлов.

Оба варианта основаны на поточно-позиционном методе, при котором изделие последовательно перемещается с позиции на позицию, и обеспечивают возможность изготовления всей номенклатуры рассматриваемых конструкций. На рис. 6 в качестве примера представлен один вариант.

В качестве основных составляющих линий рассматривались:

- накопители листов, ребер жесткости, плоских узлов;

- перегружатель листов и плоских узлов;

- плазморезательная машина "Гранат";

- агрегат сборочный;

- робот сварочный на базе плазморезательной машины "Гранат".

Рис.8 Технологическая схема гибкой линии изготовления плоских сварных узлов

корпусов судов'

1 - перегружатель листов; 2 - накопитель с листами; 3 - стенд приемный; 4 - система транспортная листов; 5 - раскроечная рама; 6 - плаэморезательная машина "Гранат"; 7 - упоры-захваты; 8 - толкатели; 9 - стенд сборочно-сварочный; 10 - агрегат сборочный; 11 - накопители с ребрами жесткости; 12 - транспортная система накопителей; 13 - робот сварочный на базе плазморезательной машины "Гранат"; 14 -перегружатель узлов, панелей, деталей; 15 - стенд доделочный; 16 - накопители плоских узлов и панелей;

17 - кантователь

Эффективность функционирования линий определялась на основе расчётов загрузки оборудования, асинхронности работы отдельных позиций, производительности оборудования и линии в целом, анализа затрат на проектирование и изготовление оборудования.

Эффективность функционирования оборудования рассматриваемой , шппш оценивалась по сокращению среднего интервала времени выпуска продукции ведущим оборудованием линии. В работе представлена математическая модель функционирования линии. Средняя продолжительность выпуска определялась средним временем обработки 1/ и средней продол- | жчтсльностыо простоев оборудования

Показано, что средний интервал выпуска может быть сокращен как ' за счет роста производительности ведущего оборудования так и за счет сокращения его простоев д^. Сокращение длительности обработки воз- I можно и за счет разделения совокупности операций на части с установкой дополнительного оборудования. Применительно к предложенным схемам лишш агрегат установки и приварки набора оказался перегруженным, в : связи с чем была предусмотрена установка портального сварочного робота.

В процессе проводимых исследований учитывалось, что сократить длительность простоев оборудования комплексно-механизированной линии возможно за счет:

- оптимизации основных параметров оборудования;

- наличия резервов производительности;

- наличия накопителей (наличия малопагруженных позиций);

- совершенствования запуска листов, организации труда и др.

С учетом указанного были разработаны циклограммы работы линии.

Комплексная оценка вариантов по организационным, техническим и экономическим факторам показала предпочтительность варианта линии с установкой и приваркой ребер жесткости на нераскроенный прокатный лист с последующей вырезкой готовых узлов из листа. Линия обеспечивает повышение производительности труда по сравнению с традиционной технологией в 2,5 - 3 раза.

В главе III изложена укрупненная технология и организация работ на всех позициях линии.

На базе выполненных исследований разработаны исходные требования к проектированию механизированной линии, где определены технология, основные параметры оборудования, система управления, экономические показатели и другие данные.

В четвертой главе дан анализ возможных вариантов выполнения работ по установке подкрепляющих поясков по кромкам вырезов в плоских узлах, поиска альтернативных решений и возможности их реализации как в технологии, так и в оснастке. На основании поисковых и патентных исследований предпочтение было отдано подкреплению вырезов за счет отбортовки кромок. При этом отбортовка рассматривалась как бы частью подкрепляющего пояска, созданного за счет использования металла выреза, идущего, в основном, в отходы производства (рис. 7).

Для реализации процесса отбортовки выполнены исследования распределения пластических деформаций по периметру овальных вырезов применительно к условиям судостроения. Определены основные параметры борта для различных условий и материалов, выполнены экспериментальные исследования по огбортовке овальных вырезов, проведена

оценка влияния отбортовки на изменение исходных свойств материала борта, разработаны исходные требования к проектированию штамповой оснастки, разработаны рекомендации по проектированию плоских узлов с отбортовкой и выполнена технико-экономическая оценка эффективности применения отбортовки взамен кольцевых подкрепляющих полос.

Рис. 7. Основные геометрические параметры, определяющие величину отбортовки круглых и овальных вырезов:

0 - диаметр круглого или закругленной части овального выреза;

1 - прямой участок овального выреза; Я - радиус отбортовки;

Б - толщина основного металла;

- толщина металла в зоне отбортовки

При этом диаметр скругленной части овального выреза под отбор-товку был представлен выражением

д =-

или

Г) _ _^доп_

~ г

2-0- у/)

где Вд0П - диаметр выреза после отбортовки;

£щ - относительное удлинение растяжения плоского образца

в момент образования шейки; у/ш - относительное сужение поперечного сечения плоского об разца в момент образования шейки. Относительные деформации растяжения в зонах скругления £$ определены исходя из разности диаметров отверстий до 00 и после отбортовки Б:

й '

Максимальные тангенциальные деформации по многим литературным источникам для предотвращения образования трещин в растягиваемых кромках не должны превышать 80 = О,557 Бш.

Исходя из данного положения

0 = 00(1 +0,557 вщ).

Высота борта с учетом коэффициента отбортовки, радиуса закругления матрицы ги и толщины листа Я -£>о

Я = (—-——) + 0,43 +0,72-5.

2

При отбортовке овальных вырезов максимальные деформации растяжения наблюдаются по кромкам скругленной части выреза с постепенным их снижением при переходе в овальную часть. Исходя из указанного положения высота борта в спрямленной части овальных вырезов может быть увеличена исходя из прочностных условий подкрепления.

Величина утонения металла у края борта

\5о II)'

Применительно к судостроительным вырезам 400 х 600 мм из стали ЮХСНД припуск на отбортовку находится в пределах 20-23 мм. Высота борта ~ 50 мм и утонение не превышает 3%. При этом момент сопротивления типового узла понизится до 4% по сравнению с подкреплением поясков шириной 100 мм.

В диссертационной работе выполнен анализ влияния геометрических параметров (радиус закругления гм, зазор между матрицей и пуансоном и др.) на процесс отбортоики и изменения характера распределения пластических деформаций по борту. На основании этого анализа спроектирован комплект штамповой оснастки.

Экспериментальные исследования подтвердили возможность холодной отбортовки овальных вырезов без образования повреждений кромок. Высота отбортовки достигала 50 мм. На основании экспериментальных исследований разработаны технологические рекомендации, направленные на повышение эффективности и надежности процесса отбортовки.

Исследования изменения исходных свойств показали, что максимальные изменения происходят в скругленной части вырезов в районе кромки. При этом на стали ЮХСНД предел текучести повышается до 25%, прочности - до 15%. Относительное удлинение уменьшается до 25%. Ударная вязкость снижается до 34%. Твердость повышается незначительно. Указанные изменения удовлетворяют требованиям ГОСТ 5521-86 на стали.

Технико-экономическая оценка эффективности внедрения отбортовки подтвердила существенное снижение себестоимости изготовления узлов с отбортовкой. Срок окупаемости дополнительных капиталовложений в зависимости от загрузки не превышает 1-1,5 лет. По результатам ис-

следований выпущены отраслевые руководящие материалы на проектирование вырезов с отбортовкой и технологию их выполнения.

Заключение

1. На основании анализа научно-технической информации и опыта предприятий судостроительной отрасли установлено, что механизация производства плоских узлов судна на основе создания поточно-позиционной линии с индивидуальной их сборкой и сваркой (по аналогии с механизацией изготовления секций) невозможна из-за:

- сложности базирования и транспортировки узлов по позициям;

- отсутствия возможности определения координат расположения ребер жесткости на листовых деталях;

- неосуществимости установки и приварки кольцевых подкрепляющих поясков по вырезам.

2. Для комплексной механизации изготовления узлов требуется разработать новый нетрадиционный подход, предложенный соискателем в авторском свидетельстве на изобретение, который заключается в том, что на модуль-лист устанавливаются и привариваются ребра жесткости узлов, а затем производится их вырезка.

3. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлено, что при'использовании нового способа изготовления узлов сварочные деформации существенно ниже, чем при традиционной технологии, а при использовании оборудования с программным управлением точность изготовления узлов в целом увеличивается в несколько раз. Предложены аналитические зависимости для определения сварочных деформаций с учетом жесткости закрепления.

4. На основании исследований точности, моделирования процесса, существующей специализации и организации производства на судостроительных заводах разработаны модульная малооперационная групповая технология и схема поточной линии изготовления узлов корпуса судна, в

которой установка и приварка ребер жесткости производятся к цельному прокатному листу.

Указанная схема линии получила одобрение группы экспертов ведущих специалистов ЦНИИ ТС и Санкт-Петербургских верфей.

5. Моделирование функционирования поточной линии позволило сбалансировать производительность основных агрегатов линии, определить их параметры, оценить значимость резервов пропускной способности вспомогательного оборудования и разработать рекомендации по технологии, организации и управлению работы на линии.

6. На основании технико-экономической оценки установлена возможность и целесообразность создания базового варианта поточной линии, в которой новыми видами оборудования являются агрегат с программным управлением для установки и прихватки рёбер жесткости к листу и портальный сварочный робот для их приварки. Внедрение линии позволит повысить производительность труда более чем в три раза. Окупаемость укладывается в нормативные сроки. Стоимость создания линии порядка 300-320 млн. руб. (в ценах на конец 1993 г.), а реализация возможна в 4,0-5 лег. По результатам исследований определены основные параметры оборудования и разработаны исходные требования к проектированию пинии и другие отраслевые документы.

7. Применяемая система подкрепления вырезов обделочными поясками не отвечает требованиям технологичности. В работе установлено, что для решения комплексной механизации изготовления узлов целесообразна замена кольцевых подкреплений на отбортовку. Предложены аналитические зависимости для определения основных параметров борта круговых и овальных вырезов, в том числе размеров вырезов под отбортовку, высоты борта, величины утонения металла, усилия по отбортовке и пр. Установлены предельные возможности отбортовки вырезов деталей из судостроительных материалов в холодном состоянии.

8. Экспериментальные исследования подтвердили возможность холодной отбортовки кромок вырезов на деталях корпуса судна без видимых повреждений борта. При этом установлено, что наибольшие изменения исходных свойств материала произошли в скругленной части и в местах перехода плоской детали в борт. В растянутых зонах установлено повышение прочностных и снижение пластических свойств. Ударная вязкость снизилась, а твердость повысилась. В спрямленных участках овальных вырезов изменение свойств практически не наблюдалось. В целом изменение исходных свойств находилось в пределах требований технических условий на судостроительные материалы.

9. С учетом использования в процессе отбортовки пластических свойств материала разработан ряд рекомендаций по повышению надёжности процесса и качества борта. Внедрение процесса отбортовки позволяет сократить расходы материала на изготовление полос, сварочных материалов, трудоемкости и пр. В целом дополнительные капитальны« вложения окупаются в пределах 1-1,5 лет.

10. В результате выполненных исследований установлены техничес кая возможность и экономическая целесообразность создания гибкой ма пооперационной технологии и роботизированного оборудования щи производства сварных узлов корпуса судна.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Михайлова Е.В. Перспективы создания автоматизированной производства по изготовлению плоских сварных узлов корпуса суднаУ/На учно-технический сборник "Судостроительная промышленность", 1988 Выпуск 10.С. 21-28.

2. Мирин A.A., Бавыкин Г.В., Михайлова Е.В. Использовани! модульного принципа для изготовления плоских сварных узлов корпус; судна//Технология судостроения. 1988.С. 12-15.

3. Михайлова Е.В. Использование ыодульно-группового принципа производства при изготовлении плоских узлов корпусов судов/Тезисы докладов на V национальном молодежном симпозиуме по судостроению.

4. Технико-экономические исследования по обоснованию возможности и целесообразности создания на основе новой технологии и организации работ механизированной линии (участка) изготовления плоских узлов набора судовых конструкций I ГКЛИ-0104-208-93. Технический отчет

5. Разработка и технико-технологическая оценка технологии автоматизированного изготовления плоских сварных узлов корпуса судна с повышенными точностными характеристиками. Разработка предложений по повышению технологичности конструкций/Технический отчет

6. Разработка и внедрение конструктивно-технологических мероприятий по повышению технологичности конструкций корпусов судовЛГех-нический отчет ЦНИИТС, 1990.

7.Авторское свидетельство 1481136 СССР. Способ изготовления плоских сварных узлов /Михайлова Е.В., Мирин A.A., Бавыкин Г.В., Аграфенин Е.С. Опубл. 22.01.1988.

НРБ. 1989. С. 26-27.

ЦНИИТС, 1993.

ЦНИИТС, 1989.