ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ РАБОЧИХ ОБВОДОВ СБОРОЧНО-СВАРОЧНЫХ ПОСТЕЛЕЙ И ПЕРСПЕКТИВ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ
А. П. Иванов, КГТУ (Калининград)

Достигаемая точность соблюдения параметров сборки является одной из основных, наиболее важных характеристик качества технологических процессов. Это в полной мере относится к сложным, трудоемким, трудно поддающимся механизации и автоматизации процессам сборки секций корпусов судов. Исследование механизма накопления погрешностей сборки секций с учетом различных конструктивно-технологических факторов не только подтвердило превалирующее влияние точности рабочих обводов сборочно-сварочной оснастки на результирующую точность формы базовых полотнищ секций, но позволило выяснить основные причины низкой точности обводов оснастки и наметить пути ее повышения.

В качестве объекта исследования были выбраны широко распространенные в судостроении и судоремонте специальные постели из комплектов съемных лекал, устанавливаемых на независимые основания. Исследования проводились по методике, основными этапами которой являются: изучение конструкции и технологии изготовления сборочно-сварочной оснастки; составление размерных цепей; проведение обмеров оснастки с целью сбора статистических данных, необходимых для определения параметров составляющих звеньев размерных цепей; группирование и математическая обработка статистических данных, включающая получение законов распределения отклонений и вычисление характеристик этих распределений; решение составленных размерных цепей с использованием результатов обработки статистических данных; анализ результатов решения размерных цепей.

Основными расчетными показателями контролируемых отклонений (28) являются координата средины (D), нижнего (tmin) и верхнего (tmax) пределов этого поля. Анализы точности рабочей поверхности постелей выполнялись раздельно для плоских и криволинейных — с малой и большой кривизной — ее участков, а также раздельно для вновь изготовленной оснастки, поданной в цех после многократного использования и хранения на складе. В общей сложности было обмерено 26 постелей, имеющих различные габариты и сроки эксплуатации, причем на каждой постели выполнялись несколько сотен замеров. В процессе этой работы были произведены пооперационные замеры следующих параметров, характеризующих состояние оснастки: положение линий контрольного горизонта на лекалах; положение лекал относительно продольной и поперечной базовых плоскостей; выход верхних кромок лекал постелей из заданной плоскости; точность выполнения разметочных и проверочных операций при изготовлении постелей. Для замеров, наряду с обычным разметочным и проверочным инструментом, применялись оптические средства. Метрологические погрешности всех измерительных средств вводились в размерные цепи в качестве составляющих звеньев.

Размерные цепи отклонений формы рабочей поверхности оснастки составлены и решены в следующих вариантах: для вновь изготовленных и повторно установленных после перемещений постелей со съемными лекалами. Параметры составляющих звеньев этих цепей определены математической обработкой исходных статистических данных. Расчеты показали, что ширина практически предельного поля рассеивания отклонений рабочих обводов вновь изготовленных специальных постелей колеблется в зависимости от сложной формы и положения обводов относительно горизонта от 7 до 11 мм. Уже несколько циклов эксплуатации специальных постелей в значительной степени отражаются на точности формы ее обводов, снижая эту точность в среднем в 1,5-2 раза. Таким образом, погрешности рабочей поверхности таких постелей выходят за пределы допусков. Как показал анализ значений составляющих звеньев размерных цепей, низкая точность рабочих обводов вызвана несовершенством конструкции оснастки, технологии ее изготовления и особенностями эксплуатации таких постелей. Основные доли в суммарную погрешность обводов постелей вносят погрешности разметки и обработки рабочих кромок лекал, а также значительные погрешности при установке последних по рискам контрольного горизонта. Ширина практически предельного поля рассеивания положение этих рисок по высоте у постелей со съемными лекалами составила (в зависимости от габаритов лекал) 11-19 мм. Причем наименее точной оказалась установка съемных лекал с подлекальными тумбами и постелей со съемными лекалами, установленными непосредственно на пол цеха и выровненными по высоте с помощью всевозможных подкладок, планок и т.д. Наивысшую точность формы обводов в ходе длительной эксплуатации обеспечивают постели с лекалами относительно небольших размеров, имеющие специальное основание в виде стальных или железобетонных подлекальных балок, забетонированных в пол цеха. Практически предельная ширина поля рассеивания формы обводов таких постелей составила (в зависимости от сложности участков обводов) 10-13 мм. Завершая анализ фактической точности рабочих обводов исследуемых постелей и причин ее низкой точности, можно сделать вывод, что введение каких-либо отдельных технических и технологических мероприятий не даст существенного эффекта и не позволит ввести погрешности обводов постелей в пределы допускаемых отклонений. В связи с этим была предпринята попытка разработки новой конструкции оснастки и принципиально новой технологии ее изготовления.
Конструкция предлагаемой оснастки обеспечивает значительное уменьшение погрешностей, обусловленных ее изготовлением и эксплуатацией. Это достигается за счет применения новой конструктивной схемы установки и фиксации лекал постели на ее основании. Рабочим элементом такой оснастки служит съемное лекало, вырезанное плазменной резкой на машинах с программным управлением, обеспечивающих точность резки не более ±5 мм. К вырезанным таким образом лекалам должны закрепляться имеющие специальную конструкцию ловители лекал, которые при монтаже постели фиксируются основаниями ловителей, устанавливаемыми и закрепляемыми на основании самой постели. По первому из них после вырезки лекала должны подаваться на стенд-основание постели, снабженные фиксаторами, причерченными относительно контрольных базовых плоскостей, а затем осуществляются оконтуровка и причерчивание лекал с использованием оптических приборов. По второму варианту после вырезки лекал на машинах с программным управлением на них устанавливаются фиксаторы точности, и в таком виде они подаются на сборочную плиту, где выполняется причерчивание относительно базовых плоскостей. Сравнительная оценка точности этих вариантов показала, что результирующая точность рабочих обводов разработанной оснастки лежит в пределах, не превышающих ±1,0 мм, что вполне отвечает действующей системе допусков.