设备的组装工艺

过程设备的组装工艺过程装备与控制工程装备0801秦建超200806080901设备的组装工艺设备的组装工艺是设备生产过程的重要工序之一。它是在继画线工序、切割工序和成型工序之后，按照图纸的要求组成结构各个零件、部件以正确的相互位置及固定成组件或是设备的工艺过程。一、组对工艺及技术要求1.组对装配单元及划分2.设备组装的工艺要求3.组装技术要求与公差4.拼装组对焊接变形和应力二、典型组对拼装设备1.机械式压夹器2.装配—焊接设备三、设备的组装制造过程1.装配的生产类型和组织形式2.机械产品的装配精度3.装配尺寸链产品或部件在装配过程4.配合方法装配工艺配合方法第一章设备的组对包括：筒节纵缝的组对，筒节之间、筒节与封头环焊缝的组对，法兰、接管等附件、支座与筒体之间的组对，它是设备制造中的一个重要环节。注意：焊接位置、焊接顺序也均由组对工序确定，它们均影响焊接质量1.组对装配单元及划分石油化工设备的种类和结构虽然各不相同，但组成设备的单元或零件的着一定的共性，即都是由外壳（筒体、封头）、法兰、管件和支承件其他结构件所就是根据生产中的实际情况将零部件（上述各组成部分），分别划分成若干装配单元，各装配单元可平行作业完成，通过平行作业最终在完成整体的组装。装配单元应适宜于拼装和焊接,划分单元时应注意以下几点要求：(1)焊接顺序要合理，以减少焊接应力和变形；I(2)焊缝连接位置要恰当，避免将焊缝布置在不利的空间位置上；(3)要考虑制造厂能力和所具备的单元制造可能性；(4)符合标准、技术规范的要求；(5)减少制造工艺程序、提高劳动生产率。2.设备组装的工艺要求1）组装工艺程序在设备的组装前要指定一个组装工序程序，这就是容器设备组装工艺卡。2）后加工要求设备的组装效果是通过点固焊而固定的，组装后必须再进行焊接加工才能满足设备设计要求。3）表面质量要求设备组装中有时需对部件形状进行矫正，通常以夹具或锤击施加组装力达到组装质量，为保护设备表面质量，特别是耐蚀不锈纲和低温钢等设备对此有着严格要求，要尽量避免击伤工件表面。4）避免强力组装不能用强力强制零件达到组装位置，否则会在该处留下很高的残余应力，点固焊处也可能产生焊接裂纹，特别对于低温用钢和高强度钢更应注意。为此，应事先对零件的形状尺寸进行检查和修理。但是对组装后进行矫形（校圆）或热处理的设备，由于后续工艺消除了部分残佘应力，这一点可放宽要求。5）技术经济要求组装工艺应该满足最大的经济效益，因此，编制工艺时，应该综合加以考虑。例如减少组装周斯，降低各种消耗，充分发挥工装设备和技术工人能力等。3.组装技术要求与公差过程设备的零件，经过划线、切割、边缘加工及成型后，总会在不同程度上产生尺寸及形状偏差。当偏差超过一定值时不仅会影响组装的进行，还将影响到焊接以及设备的制造质量，所以对组装的零件必须先按有关技术规范或图样的要求进行检验。同时组装工序本身的质量也很重要，它是设备尺寸和形状的最终质量。1）圆筒和壳体对口错边量要求复合钢板的对口错边量b不大于钢板复层厚度的50%，且不大于2mm。2）棱角因筒体卷园焊接后在环向形成的棱角E，用弧长等于1/6设计内直径Di，且不小于300mm的内样板或外样板检查，其中E值不得大于（2+δn/10)mm，且不得大于5mm。1-1焊缝对口错边量3）壳体圆度要求受外压及真空壳体容器组装后，实际工作时为失稳破坏，失稳临界值受圆度的影响非常大。规范设计时是按照一定的圆度要求进行的，若壳体存在不圆的情况，应采用更严格的控制，按照设计时的圆度限制和制造工艺水平经验，GB150《钢制压力容器》要求：壳体组装后，采用内弓形或外弓形样板测量，最大政府偏差e应满足：式中：n为失稳波数；δe为筒体有效厚度；Do为筒体外直径eonDnee015.0)(018.0（1-1）4）壳体上的直线度压力容器和过程设备的直线度要求主要是为了保证和外管道的连接尺寸、防止直立设备产生偏心弯矩,一般壳体的直线度允差Δl应符合表5.2的要求。如下表1壳体长度H，m≤2020H≤3030H≤5050H≤7070H≤9090圆桶直线度允差Δl，mm≤2H/1000，≤20≤H/1000≤35≤45≤55≤654.拼装组对焊接变形和应力•设备的成型零件和部件由组对拼装设备控制相对位置经煶接得到产品。在焊接过程中由于是局部加热和冷却，这种高温下局部加热和冷却过程造成了材料液固相变、局部的膨胀和收缩，它受整体材料的弹性约束，就会使焊件焊后产生残余应力和变形。焊接残余应力和变形的大小与焊接工艺有密切的关系，但拼装组对过程对其也有影响。残余应力影响设备强度，残余变形降低设备的装配、制造质量，影响后续的制造加工。第二章•组对拼装设备时，各部件之间总是存在尺寸误差的，为了组对拼装焊接能进行,为了保证对口错边量符合要求，并控制消除棱角的产生，必须用各种手工工具或机械化装备，校正两部件边缘（板边）的偏移、对口错边量和对口间隙。常用的装配工具有两类:一是装配工具，以夹持器为主；另一类是装配-焊接工具，以焊接滚轮架和焊接转胎为主。夹持器根据动力方式不同有手动式、机械式、液压式、气压式和磁铁式几种，其中以手动式、机械式和液压式最为常见。液压式常用于较通用且生产数量多的化工设备如换热器、锅炉等的专用生产上。1.机械式压夹器1）楔形压夹器楔形压夹器是最简单的装配工具，楔形铁俗称“铁榫”，楔形压夹器既可以单独使用，又可同其它装配工具(如螺旋夹钳等）联合使用。2-1楔形压夹器工作示意图2）螺旋拉（压）紧器螺旋拉（压）紧器是由本体、螺杆和螺帽三部分所组成，它是通过旋转螺杆来实现拉（压）紧目的的。螺旋拉（压）紧器如图5.7所示。为了保护工件的表面并增大其接触面，在螺杆的末端装有抵垫，而抵垫的构造可根据工件的形状和连接要求而定。螺旋拉（压）紧器也可做成固定点焊型的拉（压）结构。下图为螺旋压紧器装夹人孔的组装情况。2-2旋转压紧器装夹入孔3）多用螺旋夹钳多用螺旋夹钳同时可在两个方向上找正纵缝坡口，即可同时调正坡口间隙和错边’又不影响焊接的进行。多用螺旋夹钳常用于直径较小的容器上，当容器直径很大时，以用平板较好。4）液压组装机液压组装机多甩于固定装配焊接作业线上，而且以中厚板制造的中等长度的定型设备上（锅炉和换热器）用的比较多。2.装配—焊接设备装配-焊接设备由焊接滚轮架和焊接转胎构成。焊接滚轮架是容器筒节组对及焊接的一种重要辅助装备。目前滚轮架的载重量（吨傳）常常被肴作是大型容器制造厂生产能力的指标之一。2-3焊缝的空间位置示意图第三章、设备的组装制造过程•装配的生产类型和组织形式按生产批量划分为大批量生产、成批生产和单件小批量生产。不同类型，选用的装配方法、设备、工艺装备都不相同。风电样机生产好比是单件小批量生产，而量产以后就转换为了成批生产的模式，因此相应物料准备和运输、工艺装备型式、包装储存都变得复杂起来。按组织形式可以分为流水线和模块化装配，见下图。模块化装配的特点是并行作业，因此能大大缩短产品产出周期。流水线式装配模块化装配提高装配效率的主要措施是机械化和自动化，排除调配时间，减少零部件数量，使用标准零件，减少关联尺寸等措施都能提高装配效率。•机械产品的装配精度装配精度是产品设计时根据使用性能要求规定的装配时必须保证的质量指标。a)几何精度包括间隙、尺寸距离、平行度、垂直度、同轴度、跳动及接触面积等。（1）距离精度距离精度指相关零部件间的距离尺寸精度，包括间隙、过盈等配合要求。（2）相互位置精度装配中的相互位置精度是指产品中相关零部件间的平行度、垂直度、同轴度及各种跳动等。（3）相对运动精度相对运动精度指产品中相对运动的零部件间在运动方向和相对运动速度上的精度，主要表现为运动方向的直线度、平行度和垂直度，相对运动速度的精度即传动精度。（4）接触精度接触精度是指相互配合表面、接触表面间接触面积的大小和接触点的分布情况。b)物理精度包括重量、紧固力、密封、振动、平衡、摩擦、温升等等。装配尺寸链产品或部件在装配过程中，由相关零部件的有关尺寸（表面或中心线间距离）或相互位置关系（平行度、垂直度或同轴度）所组成的尺寸链称为装配尺寸链。在装配尺寸链中，每一个尺寸都是尺寸链的组成环，，它们是进入装配的零件或部件的有关尺寸，而装配精度指标常作为封闭环。显然，封闭环不是一个零件或一个部件上的尺寸，而是不同零件或部件的表面或中心线之间的相对位置尺寸，它是装配后形成的。A0=A2+A3-A1各组成环都有加工误差，所有组成环的误差累积就形成封闭环的误差。因此，应用装配尺寸链就便于揭示累积误差对装配精度的影响，并可列出计算公式，进行定量分析计算，据此来确定合理的装配方法和零件相关尺寸的公差。装配尺寸链按照各环的几何特性和所处的空间位置，可分为：线性尺寸链、角度尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。其中最常见的是前两种。线性尺寸链是由彼此平行的直线尺寸所组成的尺寸链,它所涉及的都是距离尺寸的精度问题。角度尺寸链是由角度（含平行度和垂直度）尺寸所组成的尺寸链，其各环的几何特征多为平行度或垂直度。它所涉及的都是相互位置精度问题。•配合方法装配工艺配合方法主要有:a)互换法:互换法是装配过程中，同种零部件互换后仍能达到装配精度要求的一种方法。b)选配法:选配法是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度来加工，装配时选择适当的零件配套进行装配，以保证装配精度要求的一种装配方法。c)调整法:调整法是将尺寸链中各组成环按经济精度加工，装配时，通过更换尺寸链中某一预先选定的组成环零件或调整其位置来保证装配精度的方法。d)修配法:修配法，就是将装配尺寸链中组成环按经济加工精度制造，装配时按各组成环累积误差的实测结果，通过修配某一预先选定的组成环尺寸，或就地配制这个环，以减少各组成环由于按经济精度制造而产生的累积误差，使封闭环达到规定精度的一种装配工艺方法。参考文献《化工设备制造工艺学》辛希贤主编樊玉光副主编陕西科学技术出版社《过程设备制造工艺学》王文友主编王宗明宣征南副主编王世杰审中国石油出版社《金工实习》（第二版）孙以安鞠鲁粤上海市教育委员会组编上海交通大学出版社