2. Обоснование вида и методов сборки

2.1. Анализ существующих технологических планов изготовления узла

Процесс изготовления хребтовой балки обычно начинается с подготовки профилей, которая заключается в дробеструйной очистке проката, от ржавчины и окалины.

Поскольку при резке профиля на металлургических предприя­тиях сечение его вблизи торцов искажается, то длина зетовых профилей, поставляемых вагоностроительным заводам, несколько превышает длину хребтовой балки. Следовательно, сначала требуется обрезать зетовые профили в размер по длине. При этом необходимо иметь в виду, что при сварке хребтовой балки длина ее в результате усадочных деформаций уменьшается. Усадку, которую обычно определяют опытным путем, необходимо учесть при обрезке профилей в размер по длине. Операция обрезки может быть выполнена на рабочем месте, оборудованном двумя стационарно установленными в нужный размер дископильными станками или установками для кислородной резки. Процесс кислородной резки более производителен, а процесс обрезки с помощью дископильных станков легче автоматизировать, что позволяет высвободить одного-двух рабочих.

Далее на каждом из зетовых профилей можно установить по накладным шаблонам предохранительные планки, прихватить их электросваркой к стенкам и просверлить отверстия под заклепки в стенках зетовых профилей через раззенкованные отверстия в планках. Такая последовательность работ позволит обеспечить соосность отверстий в планках и зетовых профилях. В зависимости от такта выпуска рабочее место может быть оборудовано двумя стационарно установленными радиально-сверлильными станками или одним станком, установленным на платформе, перемещающейся вдоль зетового профиля. При использовании неподвижного сверлильного станка зетовый профиль должен быть установлен на перемещающейся относительно станка платформе. При таком варианте организации рабочего места требуется зарезервировать площадь для перемещения зетового профиля.

Если программа выпуска хребтовых балок небольшая или испытывается недостаток производственных площадей, то от рас­сматриваемой операции можно отказаться, а предусмотренные здесь работы выполнить на других рабочих местах.

После подготовки технологических узлов первого порядка (профилей в сборе с предохранительными планками) можно приступить к сборке хребтовой балки.

Сборка хребтовой балки обычно осуществляется на специальном стенде при положении балки «низом вверх». При таком сбо­рочном положении удобен доступ к местам установки и прихватки всех составных частей хребтовой балки. Особенности этой опера­ции следующие: при сборке хребтовой балки необходимо зетовые профили соединить так, чтобы нижние (по отношению к рабочему положению хребтовой балки) плоскости нижних полок имели как можно меньшую разность уровней (уступность). Это позволит получить качественную базу для установки нижнего листа шкворневой балки рамы и пятника. Чтобы получить такую базу, обычно в технологический процесс включают подборку комплекта зетовых профилей с разностью размеров по высоте не более чем 3 мм и при сборке балки верхние плоскости верхних полок зетовых профилей принимают в качестве установочной базы. В этом случае возможна уступность до 3 мм, кроме того, повышается трудо­емкость в результате необходимости проведения измерений и подборки. Для большинства типов вагонов наличие незначительной уступности в стыке верхних полок зетовых профилей не снижает качества вагона. Поэтому можно считать целесообразным вариант сборки, при котором установочными базами являются нижние плоскости нижних полок. Если учесть, чтов партии профилей размеры по высоте отличаются несущественно, то надобность в подборе зетовых профилей при этом варианте сборки отпадает.

Еще одной особенностью является наличие значительного зазора в стыке двух зетовых профилей, что подтверждается анализом допуска на ширину верхней полки. Для предупреждения возможных прожогов при сварке зетовых профилей на большинстве вагоностроительных заводов принята технология сборки, при которой балка собирается полностью в сборочном стенде. После этого с внутренней стороны дуговой сваркой вручную накладывают продольный подварочный шов. Если же зазор превышает 4 мм, то стык дополнительно перекрывают накладкой из полосы. Затем сверху автоматической сваркой под слоем флюса заваривают основной шов. Если же автоматическую сварку выполнять на флюсовой подушке, то прожоги будут исключены. Но в этом случае нужно иметь свободную от закладных элементов внутреннюю полость хребтовой балки. Следовательно, операции сборки хребтовой балки должны быть расчленены на два этапа: проводимые перед сваркой и после, сварки продольного шва.

На первом этапе сборки целесообразно два зетовых профиля объединить, используя какие-либо два закладных элемента, например передние упоры. Эту сборку необходимо выполнить в специальном стенде, который позволит реализовать схему базирования и получить с требуемой точностью размер обеспечивающий длину хребтовой балки.

После первого этапа сборки технологический узел поступает на рабочее место для сварки продольного шва. На этой операции целесообразно применить способ сварки расщепленным электродом на флюсовой подушке. Этот способ имеет высокую производительность и обеспечивает провар на всю толщину полок.

Под действием остаточных сварочных напряжений балка может деформироваться, поэтому перед сваркой ей необходимо придать обратный выгиб (выпусклостью вверх), величину которого обычно определяют опытным путем.

На втором этапе сборки зетовые профили в сборе с передними упорами также устанавливают в сборочный стенд в положение «низом вверх». После поджатия узла к базирующим поверхностям стенда устанавливают и прихватывают к стенкам зетовых профилей задние упоры, надпятники, диафрагмы.

При таком варианте сборки должны быть обеспечены стабильные размеры по ширине упоров, надпятников и диафрагм.

После второго этапа сборки хребтовая балка может быть передана на рабочее место для приварки диафрагм и надпятников, если они приварные. Если же надпятники крепят заклепками, то объем сварочных работ здесь может оказаться небольшим и даже в условиях крупносерийного производства рабочее место будет недогруженным. В этом случае чаще всего бывает целесообразно не предусматривать на поточной линии такое рабочее место, а диафрагмы приварить на этапе сварки рамы вагона. Если же приварка надпятника и диафрагм осуществляется на участке хребтовых балок, то рабочее место обычно оборудуют кантователем для поворота балки относительно ее продольной оси. Кантователи могут быть различными по конструкции: цепными, кольцевыми и др.

При любом варианте технологического процесса далее балку необходимо подать на рабочее место для сверловки отверстий под заклепки в местах крепления упоров и надпятников. Если ранее не были установлены предохранительные планки, то на этой операции необходимо просверлить также отверстия под заклепки для крепления планок.

После сверления хребтовая балка передается на клепку. На этой операции образуют основное соединение заклепками в местах крепления упоров, надпятников и предохранительных планок. Клепку выполняют пневматическими или гидравличе­скими клепальными скобами. Пневматические скобы работают при давлении сжатого воздуха в пневмоцилиндре до 1 МПа. Они имеют большие габаритные размеры и массу, поэтому их устанавливают стационарно на фундаментах. Балка в этом случае должна быть расположена на специальной тележке, что позволяет перемещать ее в продольном направлении. Кроме того, нужны кантователи для поворота балки.

В гидравлических скобах рабочее давление в цилиндре дости­гает 40 МПа при усилии на штоке 500 ... 550 кН. Они имеют 162 значительно меньшую массу, чем пневматические, и могут быть подвешены на поворотных консолях. Балка в этом случае остается неподвижной и процесс клепки существенно ускоряется. Заклепки нагревают в электрических нагревателях до температуры 950 ... 1000 °С.

Последняя операция при изготовлении хребтовой балки — контрольная. При окончательном контроле и сдаче балки контролеру ОТК внешним осмотром проверяются комплектность балки, качество сварных швов на отсутствие пор, подрезов, кратеров. Заклепочные соединения проверяются остукиванием на отсутствие дребезжания и щупом на плотность прилегания соединяемых деталей (щуп определенной толщины в зоне заклепки не должен доходить до ее стержня). Основные размеры контролируют предельным измерительным инструментом (проходными и непроходными шаблонами). Для определения прогиба балки в вертикальной плоскости измеряют расстояние от нижних полок зетовых профилей до контрольных плит сдаточного стенда, выставленных в одном уровне. Аналогично проверяют и прогибы в горизонтальной плоскости.

При необходимости хребтовая балка может быть подвергнута правке, однако предусматривать эту операцию в технологическом процессе нецелесообразно, так как в собранном виде хребтовая балка имеет значительную жесткость. В случае необходимости проще править профили, а последующий технологический процесс организовать так, чтобы появление остаточных дефораций было исключено.