Проектирование сварочных цехов

Ю. А. Цумарев

проектирование 
сварочных цехов

Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве 
учебного пособия для учащихся учреждений образования, реализующих 

образовательные программы  среднего специального образования 

по специальности «Оборудование и технология сварочного производства»

Минск
РИПО
2019

УДК 621.791(075.32)
ББК 30.2:38.634я723

Ц86

А в т о р:

кандидат технических наук, 

доцент Ю. А. Цумарев.

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия спецдисциплин специальности «Оборудование 

и технология сварочного производства» УО «Могилевский государственный 

политехнический колледж» (Л. Я. Зинкевич);

профессор кафедры «Порошковая металлургия, сварка и технология 
материалов» Белорусского национального технического университета, 

доктор технических наук, профессор С. М. Ушеренко.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 

части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образо
вания Республики Беларусь.

Цумарев, Ю. А.

Ц86
Проектирование сварочных цехов : учеб. пособие / Ю. А. Цумарев. – 

Минск : РИПО, 2019. – 254 с. : ил.

ISBN 978-985-503-854-3.

В учебном пособии рассмотрены классификация и состав машиностроительных 

предприятий и цехов, элементы сварочного производства, особенности сварки на 
монтажной площадке. Приведены типовые схемы и планировки сборочно-сварочных 
цехов и участков, принципы и методики расчета количества оборудования, численности работающих, потребности в материалах и электроэнергии. Раскрыто влияние характеристик сварных изделий на особенности проектирования производства. 
Особое внимание уделено вопросам охраны труда, пожарной безопасности, производственной санитарии. В приложении даны стандартизованные условные графические изображения строительных конструкций и элементов, технологического и 
подъемно-транспортного оборудования.

Учебное пособие предназначено для учащихся учреждений среднего специально
го образования, получающих специальность «Оборудование и технология сварочного производства».

УДК 621.791(075.32)
ББК 30.2:38.634я723

ISBN 978-985-503-854-3 
 
© Цумарев Ю. А., 2019
 © Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2019

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в Республике Беларусь сварочное произ
водство является одной из ведущих областей промышленности. 
Так, по данным статистики доля национального продукта, изготовленного с использованием сварочных и родственных технологий, составляет более 50 %. Сварочные технологии широко 
применяются практически во всех сферах деятельности человека 
и входят в число базовых технологических процессов, создающих 
материальную основу современного общества. Сегодня и в обозримом будущем сварка – это единственно надежный и эффективный способ быстро и качественно выполнять разнообразные 
соединения металлических, неметаллических и композиционных 
конструкций, разделительную резку и обработку материалов, наплавку, защиту поверхностей изделий, машин, конструкций напылением и металлизацией. 

Высокий уровень развития сварочной техники служит проч
ной базой для значительного дальнейшего увеличения производительности труда, экономии материалов и энергии, а также повышения качества и снижения себестоимости сварной продукции. 
Тем не менее достижение максимальной эффективности машиностроительного производства во многом зависит от рационального 
подхода к проектированию предприятий, в том числе выбора состава цехов (подразделений), номенклатуры оборудования, организации транспортного и энергетического хозяйства и т. д. 

Проектирование сварочного цеха решает следующие основ
ные задачи:

разработка технологического процесса; 
•

Введение

определение требуемого качественного и количественного 
•

состава всех необходимых элементов производства; 

разработка плана рационального размещения в проекти•

руемом цехе всего качественного и количественного состава элементов производства; 

определение необходимых капитальных затрат и себестои•

мости продукции.

Основой проекта цеха является детально разработанная 

конструкторско-технологическая часть. Разработка и выполнение остальных частей проекта (энергетической, санитарнотехнической, строительной и т. д.) обусловлены требованиями 
технологического процесса. Таким образом, проектировщик должен хорошо разбираться во всем многообразии проблем, связанных с проектированием цеха, – в их числе расчет мощностей 
и энергетики цеха, планировка оборудования, структура цеха, 
вопросы строительства производственных зданий и техникоэкономического обоснования проекта. Особую значимость эти 
проблемы приобретают при проектировании гибких автоматизированных производств.

Очевидно, что реальный производственный процесс изготов
ления сварных изделий практически полностью будет соответствовать тем организационным и техническим решениям, которые отражены в разрабатываемом проекте. Поэтому допущенные 
при разработке просчеты приведут к негативным последствиям – снижению качества выпускаемой продукции и увеличению 
производственных затрат, что будет сложно устранить после реализации проекта. В свою очередь, недостаточное качество и высокая себестоимость определят низкую конкурентоспособность 
производства. Поэтому при разработке проекта сварочного цеха 
необходимо использовать наиболее рациональные решения по 
конструкции выпускаемых изделий, а также передовые разработки в области технологии их сборки и сварки. 

Большое внимание в настоящее время уделяется реконструк
ции и техническому перевооружению цехов и предприятий. Затраты на эти цели возмещаются значительно быстрее, чем при 
создании аналогичных мощностей путем нового строительства. 
Отраслевые предприятия, занимающиеся реконструкцией и проектированием цехов, разрабатывают новые технологические процессы и оборудование, с помощью которых должен быть обеспе

Введение

чен выпуск высококачественной продукции при минимальных 
затратах на ее изготовление в установленные сроки. При этом используются передовые достижения науки и техники, прошедшие 
аттестацию типовые проекты, стандартные конструкции и соответствующие системы автоматизированного проектирования.

При проектировании новых или реконструкции действую
щих сварочных производств основной целью является обеспечение высокого качества выпускаемой продукции, ее малой 
металлоемкости и себестоимости, конкурентоспособности. Для 
достижения этих целей требуется обеспечить минимальные сроки 
проектирования, строительства или реконструкции цеха, причем 
требуемый уровень качества продукции должен достигаться за 
счет оптимизации проектных решений. Обязательным требованием является быстрая смена выпускаемой продукции при минимальных дополнительных затратах. Экономическая эффективность производства существенно зависит от объема выпускаемой 
однотипной продукции, поскольку высокий уровень концентрации производства позволяет с большей отдачей использовать 
производственные площади и технологическое оборудование.

Одной из наиболее важных задач при создании сборочно
сварочного цеха является сокращение сроков его проектирования, строительства или реконструкции. Это обусловлено тем, что 
сокращение сроков ввода в эксплуатацию повышает эффективность капиталовложений, способствует ускорению темпов экономического развития и быстрейшей окупаемости капитальных 
вложений. Для сокращения сроков проектирования и удешевления сметной стоимости проектные организации используют следующие принципы:

максимальное использование типовых решений, разрабо•

танных ранее при подготовке предыдущих проектов, что позволяет учесть накопленный положительный опыт и тем самым не 
только ускорить проектирование, но и уменьшить вероятность 
возникновения ошибок в готовом проекте; 

максимальная специализация и кооперирование производства;
•

организация параллельного проектирования и строительства;
•

широкое использование типовых унифицированных строи•

тельных конструкций;

комплексная автоматизация проектирования на основе 
•

прикладных компьютерных программ и систем (САПР);

Введение

нормализация деталей и узлов приспособлений, разрабаты•

ваемых для нужд проектируемого производства;

совместная проработка чертежей конструкторами и техно•

логами при передаче их в серийное производство;  

применение масштабных изображений изделия или обору•

дования – плоских (темплетов) и объемных (моделей).

С учетом технического прогресса подход к проектированию 

промышленных зданий существенно изменяется. Широко используются средства автоматизации проектирования, математические методы вариантного проектирования цехов на основе использования компьютеров с обязательной экономической 
оценкой принимаемых решений на промежуточных этапах. Современные строительные конструкции позволяют проектировать 
каркасно-монолитные здания из металла и железобетона, создавать рациональную планировку цехов в соответствии с целесообразной организацией технологического процесса, комфортом 
рабочей среды. Кроме того, решаются вопросы охраны окружающей среды. Таким образом, высокий уровень промышленного 
проектирования достигается на основе комплексного решения 
функционально-технических и социально-экономических задач.

Проектирование промышленных предприятий – это со
вместная творческая деятельность большого числа специалистов. 
В условиях, когда перед машиностроительной отраслью Беларуси 
поставлена задача ускоренной качественной модернизации, востребованы специалисты, владеющие навыками конструктивных 
решений современных промышленных зданий с учетом технических, экономических, экологических и социальных требований к 
проектируемым объектам.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ 
И СОСТАВ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ И ЦЕХОВ

1.1. Классификация машиностроительных 
предприятий 

Важнейшим и обязательным принципом системного подхода 

к проектированию является учет накопленного в данной области 
опыта. Чтобы эффективно использовать опыт проектирования и 
эксплуатации огромного количества машиностроительных предприятий, необходимо систематизировать информацию о них – 
выявить обобщающие признаки и определить связи, существующие между ними, т. е. произвести классификацию предприятий 
и информации об их создании и деятельности. 

Машиностроение представляет собой самую сложную и 

дифференцированную отрасль промышленности. С точки зрения выпускаемой продукции, особенностей размещения производства и технологического процесса, чаще всего выделяют следующие отрасли: 

общее машиностроение (специализирующееся на выпуске 
•

производственного оборудования); 

транспортное машиностроение; 
•

электротехника; 
•

приборостроение; 
•

сельскохозяйственное машиностроение; 
•

1. Классификация и состав машиностроительных предприятий и цехов

производство вооружения и военной техники;
•

ряд других отраслей.
•
В машиностроении различают три основные классифика
ционные категории производства. Одной из таких классификационных категорий является вид производства, который определяется по признаку применяемого метода изготовления изделия 
(например, литейное, кузнечное, сварочное и т. д.). 

Большое значение для проектирования предприятия имеет 

такая классификационная категория, как тип производства (выделяется по признакам широты (разнообразия) номенклатуры, 
регулярности, стабильности и объема выпуска). Одним из важнейших параметров, по которому определяется тип производства, 
является коэффициент закрепления операций kз. Этот параметр 
представляет собой отношение числа всех различных технологических операций, выполненных (или подлежащих выполнению) 
в течение месяца, к числу рабочих мест.

Различают единичное (Е), серийное (С) и массовое (М) 

производство. Единичное производство характеризуется малым 
объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление 
и ремонт которых, как правило, не предусматривается, серийное
производство – изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. В зависимости от количества 
изделий в партии или серии и значения коэффициента kз выделяют:

мелкосерийное производство (20 < 
•
kз ≤ 40);

среднесерийное (10 < 
•
kз ≤ 20);

крупносерийное (1 < 
•
kз ≤ 10).

При kз = 1 производство относят к массовому, а при kз > 40 

оно рассматривается как единичное. 

Массовое производство характеризуется большим объемом 

выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени, когда на большинстве 
рабочих мест выполняется одна рабочая операция.

В зависимости от типа производства используют различные 

формы организации работы. В одной из них, характерной для 
единичного производства, производственный процесс организуют по видам оборудования. Оборудование размещают исходя из 
группирования по признаку однородности выполняемых опера

1.1. Классификация машиностроительных предприятий

ций, для чего создаются соответствующие участки. Для отдельных деталей и узлов такая форма организации работ применяется 
в серийном производстве. Другой формой является предметная, 
свойственная главным образом серийному производству (для отдельных деталей применяется и в массовом производстве), когда 
оборудование располагают в последовательности технологических операций для одной или нескольких деталей, требующих 
одинакового порядка обработки. В этой же последовательности 
образуется и движение деталей. 

Единичному и мелкосерийному сварочному производству 

соответствует применение универсального оборудования и переналаживаемой оснастки упрощенной конструкции. Кроме того, 
отсутствует закрепление заготовок и деталей за конкретным оборудованием и преобладает использование общецехового транспорта. Для серийного производства характерно наличие специализированных участков с переменно-поточными линиями. 
Применяются универсальное сварочное оборудование, простая и 
комбинированная оснастка, а также общецеховой и напольный 
транспорт.

При крупносерийном производстве сварные изделия про
изводят на специализированных участках, механизированных 
переменно-поточных линиях с применением специализированного оборудования и приспособлений. Широко используется 
подвесной и напольный транспорт. 

В массовом производстве изделия производят с постоянным 

ритмом на комплексно-механизированных и автоматических поточных линиях с применением специализированного межоперационного транспорта. Чем ближе проектируемое производство к 
массовому, тем быстрее происходит в нем продвижение изготавливаемых изделий, тем выше и равномернее загружено производственное оборудование, а также тем подробнее разрабатывается 
технологический процесс производства. При этом расширяется 
применение механизированных и автоматизированных способов 
сборки и сварки, требующих сложного и дорогого специализированного оборудования и приспособлений.

От типа производства зависит годовой выпуск изделий 

(табл.).

1. Классификация и состав машиностроительных предприятий и цехов

Годовой выпуск изделий 

при различных типах производства 

(по материалам норм технологического проектирования)

Показатели

Пределы годового выпуска продукции (тыс. шт.) 

для производства

единичного 

и мелкосерий
ного

серийного
крупносерий
ного

Заготовительное производство

Характеристика 
заготовок 
и деталей

мелкие
2,5...50
50...300
300...5000

крупные
0,75...10
10...75
75...300

Сварочное производство

Масса сборочных единиц 
на изделие, кг:

до 25
до 5
5...200
200...400

25…...100
2...8
2...100
100...…800

100…...500
0,5...2,5
0,5...150
30...350

500…...1000
0,3...0,6
0,3...10
5...100

1000…...5000
0,2...1,0
0,2...17,5
3,5...125

5000…...25 000
0,1...0,5
0,1...10
2,0...25

25 000...…100 000
0,05...0,2
0,05...4
1,0...10

более 100 000
до 0,01
более 0,01
–

Примечание. Тип проектируемого производства окончательно устанавливают 
по характеристике производства того вида изделий заданной программы, на 
долю которого приходятся наибольшие (сравнительно с другими видами изделий) суммарные годовые значения массы (металлоемкости) и трудоемкости 
заготовительных и сборочно-сварочных работ

В зависимости от типа производства в нем преобладает либо 

технологический (единичное и мелкосерийное производство), 
либо предметный (массовое и крупносерийное производство) 
принцип формирования цехов.

По характеру процесса переработки сырья различают пред
приятия с аналитическим, синтетическим и прямым процессом