ЗПпрем- фонд премии 2 страница

Сварка в углекислом газе плавящимися электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности. В качестве источника питания сварочной дуги используют сварочные выпрямители с жесткой вольтамперной характеристикой.

Основные типы рекомендуемого сварочного оборудования приведены в таблице.

Таблица 6. Технические характеристики сварочного оборудования.

Сварочное оборудование должно соответствовать паспортным данным, должно быть оснащено контрольно-измерительными. Регулирующими приборами, защитными устройствами, обеспечивающими установление, соблюдение и проверку требуемых режимов сварки и безопасность работы.

Дуга-315 предназначен для сварки из алюминия и его сплавов толщиной 2...14мм, низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей толщиной 0,8...16мм и нержавеющих сталей толщиной 0,8... 20мм с использованием защитных газов Аргона, Гелия, СО₂ и других, плавящемся электродом, в любых пространственных положениях.

Таблица 7. Технические характеристики Дуга - 315.

Выбираем сварочный полуавтомат Дуга - 315, потому что он дешевле, мобилен, занимает меньше производственной площади, так как источник питания совмещен с механизмом подачи в одном корпусе.

Установка состоит из корпуса с двумя поворотными колесами и двумя неповоротными колесами. В корпусе расположены: силовой трансформатор, блок выпрямительный, плата управления, механизм подачи проволоки, катушка, газовый клапан, горелка.

Верхняя часть корпуса выполнена в виде столика для инструментов. Элементы управления (переключатели, кнопки, сигнальная лампа) расположены на передней панели. Для удобства перемещения установки на ее корпусе имеется ручка.

Горелка присоединяется к корпусу и механизму подачи при помощи быстросъемных элементов. Горелка для сварки имеет комбинированный шланг, в котором расположены: токопровод, состоящий из гибкого провода общим сечением не менее 20 мм2; газоподводящая трубка; провода управления; спираль для подачи проволоки, которая вставляется в газоподводящую трубку. На рукоятке горелки расположен микропереключатель для включения процесса сварки. Горелка для сварки алюминия имеет раздельные: токопровод (из гибкого провода), присоединяемый к клемме "+" на лицевой панели аппарата; газоподводящую трубку, провода управления и тракт подачи проволоки.

Механизм подачи проволоки выполнен на базе планетарного редуктора, имеет пару синхронно вращающихся подающих роликов и пару прижимных роликов, изменение усилия протяжки проволоки производится винтом. Тормоз удерживает катушку от самопроизвольного раскручивания за счет пружинных свойств сварочной проволоки. Изменение тормозного момента обеспечивается болтом. Для съема катушки необходимо отжать фиксатор и откинуть проволокоуловитель.

2.8 Выбор механического сварочного оборудования.

Под механическим оборудованием сварочного производства понимается оборудование:

а) для сборки;

б) для установки и поворота свариваемых изделий;

в) для подачи и сбора флюса;

г) для зачистки кромок, швов и отделки сварных конструкций;

д) для установки и перемещения сварочных аппаратов и перемещения сварщиков;

е) для уплотнения стыков;

ж) для правки сварных конструкций и улучшения свойств сварных соединений;

з) для контроля и испытании сварных конструкций;

и) специальное подъемно-транспортное оборудование.

Механическое сборочно-сварочное оборудование служит для осуществления сопутствующих сварке основных операций, вспомогательных операций и приемов, и обеспечивает в сочетании с основным сварочным оборудованием комплексную механизацию сварочного производства.

Для осуществления основных операций технологического процесса применяется механическое оборудование для сборки, правки сварных конструкций и улучшения свойств сварных соединений. Для зачистки кромок и швов применяется пневматическая шлифмашина ИП - 2014А ГОСТ 12634-80.

Таблица 8. Технические характеристики шлифовальной машины ИП-2014.

2.9 Расчет технических норм времени на сварочные операции.

Под технической нормой времени понимают продолжитель­ность времени, необходимого для выполнения операций в условиях для нее предусмотренных общая длительность изготовления сварочной конструкции складывается из времени на основные опера­ции и вспомогательные.

Исходные данные

Тип шва – Н1, Т1 катетом - 5 мм

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 2,68 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа - простая

Таблица 9. Норма времени на тавровое и нахлесточное соединение.

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n, [8] стр.7 (15)

где Т_шт- неполное штучное время, мин;

К_1-n- поправочный коэффициент;

L- длина шва, м;

Т_ви - вспомогательное время, зависящее от изделия и типа оборудования, мин;

Принятые числовые значения символов:

К_1-n= 1,1;

L = 2,68 м;

Решение:

Т_шт=((3,3+0,35+0,46)*2,68+0,28+0,86+0,1+0,35)*1,1 = 13,87 мин.

Исходные данные:

Тип шва – У2

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 0,104 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа - простая

Таблииа 10. Норма времени на угловое соединение.

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n

Принятые числовые значения символов:

К_1-n = 1,1;

L = 0,104 м;

Решение:

Т_шт=((7,5+0,43+0,76)*0,104+0,86+0,3)*1,1=2,27 мин.

Исходные данные

Тип шва – С2

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 2,48 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа простая

Таблица 11. Норма времени на стыковое соединение.

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n

Принятые числовые значения символов:

К_1-n = 1,1;

L = 2,48 м;

Решение:

Т_шт=((3,5+0,35+0,46)*2,48+0,86+0,1+0,28+0,3)*1,1= 13,45 мин.

Норма времени на изделие рассчитывается по формуле:

Н_вр = ∑Т_шт+Т_пз/n [8] стр. 7 (16)

∑Т_шт=Т^Т,Н+Т^У+Т^С

где, Т_пз – подготовительно-заключительное время, мин.

n – количество деталей в партии

Решение:

∑Т_шт=13,87+2,27+13,45=29,59 мин.

Н_вр= 29,59+14/1= 29,59+14/1= 43,59 мин.

2.10 Расчет норм расхода вспомогательных материалов.

Норма расхода вспомогательных, необходимых для изготовления изделия в соответствии с проектом:

Н_пр=G_пр*L [4] стр277 (17)

где, G_пр -удельная норма расхода сварочной проволоки на один метр шва, кг/м

G_пр =К_р * m_н [4] стр278 (18)

Принятые числовые значения К_р =1,25

m_н =p *F_c * 0^-3 [4] стр278 (19)

где p- плотность наплавленного металла, г/см²

Принятые числовые значения: p = 7,8 г/см²

Определим массу наплавленного металла для швов Т1, Н1,У2 и С2

Решение:

m_н = 7,8 * 20,38 * 10^-3 = 159,96*10^-3 (кг/м) Для шва Т1 и Н1

m_н = 7,8 * 30,25 * 10^-3 = 235,95*10^-3 (кг/м) Для шва У2

m_н = 7,8 * 19,5 * 10^-3 = 152,1*10^-3 (кг/м) Для шва С2

Решение:

q_э = 1,15 * 158,96*10^-3 = 182,81*10^-3 кг/м Для шва Н1 и Т1

q_э = 1,15 * 235,95*10^-3 = 271,34,02*10^-3 кг/м Для шва У2

q_э = 1,15 * 152,1*10^-3 = 174,92*10^-3 кг/м Для шва С2

Н_э = 2,68 * 0,18281 = 0,49кг Для шва Н1 и Т1

Н_э = 0,104 * 0,27134 = 0,028 кг Для шва У2

Н_э = 2,48 * 0,174,2 = 0,381 кг Для шва С2

Н_э^об= 0,49+0,028+0,381= 0,9 кг

Расход защитного газа (Н_г) для швов Т1, Н1, У2 и С2 рассчитываем по формуле:

Н_г = Q_г * L + Q_доп [4] стр. 31 (20)

Q_г = q_зг * t_o

[4] стр. 32 (21)

где, q_зг – оптимальный расход газа по ротометру (л/мин)

L - Длина шва, мм

t_o – время сварки 1 метра шва (мин)

q_зг = 7,25 л

Q_г = 7,25 * 3,3 = 23,93 л Для шва Н1 и Т1

Q_г = 7,25 * 7,5 = 54,38 л Для шва У2

Q_г = 7,25 * 3,6 = 92,8 л Для шва С2

Q_доп = Q_г*t_п.з [4] стр. 32 (22)

где, Q_доп –дополнительный расход газа, л:

Q_г – удельный расход газа, л/мин:

t_п.з- подготовительно – заключительное время, мин.

Q_доп = 16,89*3= 50,67 л. Для шва Н1 и Т1

Q_доп = 28,96*3= 86,88л. Для шва У2

Q_доп = 28,96*3= 86,88 л. Для шва С2

Решение:

Н_г = 23,93 * 2,68+ 50,67 = 114,8 л. Для шва Н1 и Т1

Н_г = 54,38 * 0,104 + 86,88 = 92,54 л. Для шва У2

Н_г = 92,8 * 2,48 + 86,88 = 317,02 л. Для шва С2

Н_г ^общ= 114,8 +92,54+317,02 = 524,36 л =1,03 кг

3. Конструкторский раздел.

3.1 Расчет и конструирование сборочно-сварочной оснастки.

3.1.1 Выбор принципиальной схемы и конструктивного типа сборочно-сварочной оснастки.

Проектирование специальной сборочно-сварочной оснастки ведется на основании технических заданий, разработанных в соответствии с технологическим процессом сборки-сварки «Поперечина №1».

При проектировании сварных конструкций, выбором материалов и конструктивным решением необходимо обеспечить: качество, удобство и простоту их изготовления любыми способами сварки при различных режимах, применение высокопроизводительных способов сварки;

Автоматизацию и механизацию максимального числа операций тех. процесса, низкую себестоимость процесса сварки за счет экономии сварочных материалов, повышение производительности и высокого уровня механизации, сведение к минимуму искажений формы, вызываемых тепловыми и механическими воздействиями при сварке

Конструкция сварных узлов должна обеспечить: максимальную возможность выполнения сварки в сварочных приспособлениях и на конвейерах в нижнем положении, свободный доступ к лицевой, и обратной сторонам шва, проведения при необходимости подогрева, и последующий термической и механической обработки.

Для уменьшения деформации при сварке в конструкциях сварных узлов необходимо предусмотреть: симметричное расположение швов и ребер жесткости, применение стыковых соединений, уменьшение суммарной длины сварных швов и их сечения, минимальное использование накладок и посыпок, расположение сварных швов на участках, не подверженных значительным пластическим деформациям при предыдущих технологических операциях.

Допуски на размеры сопрягаемых материалов деталей без подгонки их по месту и соблюдение в стыках соединяемых элементов зазоров, предусмотренных стандартами, ссылка на которые в зависимости от вида сварки, дана в его условном обозначении на чертежах.

В сварных конструкциях 1 и 2 классов расстояние между параллельными сварными швами длиной более 50 мм не должно быть менее толщин свариваемых деталей.

В сварных конструкциях 1 класса прерывистые швы применять только в зонах минимальных напряжений. В конструкциях данного класса сварные швы располагать преимущественно на нейтральной линии, либо в зоне напряжений сжатия.

Проектирование приспособления для сборки-сварки должно начинаться с разработки принципиальной схемы, которая оформляется в виде простого чертежа свариваемого изделия, на котором в виде условного обозначения указаны места и способы фиксирования и закрепления всех деталей.

Рисунок 3. Базирование детали в приспособлении.

3.1.2 Расчет элементов оснастки.

В приспособлениях для прижатия изделий усилия прижатия должны обеспечивать сохранение контакта, заданного зазора или отсутствие зазора между устанавливаемыми деталями, их удержание от возможного сдвига в процессе прихватки и сварки. Определить усилие зажатия таких элементов расчетным путем трудно, а в ряде случаев и невозможно. Поэтому усилие каждого необходимого прижима можно принять на основании производственного опыта в пределах 2…6 кН.

Усилие зажима Q складывается из 2-х составляющих Q₁ и Q₂, действующих на боковой и нижний упор, следовательно оно будет равна 5 кН на основании производственного опыта. Но с учетом конструктивной особенностью изделия «Поперечина №1» пневмоцилиндр прямого действия использовать не целесообразно, следовательно применим рычажный элемент и пневмоцилиндр двустороннего действия с учетом конечного усилия прижатия изделия в приспособлении. Рычажный элемент спроектируем таким образом, что бы изделие после сборки сварки свободно демонтировался с приспособления.

Рисунок 4. Кинематическая схема прижима.

Рассчитаем необходимую силу на штоке пневмоприжима.

Составляем уравнение равновесия системы пневмоприжим – деталь:

Q*L1 = F*L2 [4] стр.138 (23)

Вычислим плечи через которые действуют силы:

L1 = √46² + 32² = 56,03 мм

L2 = √75² + 32² = 81,5 мм

Вычислим необходимую силу пневмоприжима:

F = (Q*L1) / L2 [4] стр.138 (24)

Решение:

F = (2,9*56,03) /81,5 = 1,99 кН

Вычислим необходимый диаметр поршня пневмоцилиндра:

F = ((π *D)/4) *Р [4] стр.138 (25)

где, D – диаметр поршня

Р- давление воздуха в сети, Р = 0,63 мПа

Выводим диаметр поршня:

D² = (F * 4)/(π *Р) [4] стр.138 (26)

D =√(F * 4)/(π *Р) [4] стр.138 (27)

Решение:

D =√(0,0199*4)/(3,14*0,63) = 0,063 м

Выбираем стандартный диаметр поршня D = 65 мм

Выполняем проверку при D = 65 мм

F = ((3,14 *0,065²)/4) *0,63*10^-3 = 2,1кН

Полученное усилие больше требуемого, условие выполняется.

Расчеты на прочность, жесткость и устойчивость основных силовых деталей и узлов.

Расчёт пальца на срез рассчитывается в зависимости от прочности: τ_ср < [τ_ср]

Палец изготовлен из стали сталь 20, у которой [τ_ср] = 60 МПа

τ_ср = (F/2)/ (п * d² /4) [4] стр.138 (28) (28)

где: F – усилие зажатия

d – диаметр пальца

Принятые числовые значения символов

F = 3530 Н;

п = 3,14;

d = 0,012 м

Решение:

τ_ср = (3530/2)/(3,14*0,012²/4) = 15,614 МПа

При сравнении полученный результат определен в допустимых пределах

τ_ср = 15,614 МПа < 60 МПа

Рассчитаем объем воздуха за один рабочий ход:

V_сж.в = √√П*U*t*(d/2) [4] стр.138 (29)

где U – скорость протекания воздуха, U = 200 м/сек

где t – время заполнения полости пневмопривода, t = 1 сек.

где d – диаметр пневмопривода, d = 0,065 м

Решение:

V_сж.в = √√3,14*200*1*(0,065/2) = 2,13 м³

3.1.3 Описание работы спроектированной оснастки

Эксплуатация сборочно – сварочной оснастки производится следующим образом:

1. Устанавливаются поочередно по упорам приспособления детали поз.3, 5, 1, 2.

2. Поворотом рукоятки распределителя включаются пневмоприжимы и зажимают детали.

3. Поворот изделия на 90⁰.

4. Устанавливаются в приспособления деталь поз.4 и прихватываются.

5. Производится прихватка и сварка изделия.

6. Поворот изделия на 180⁰

7. Доварка изделия с оборотной стороны.

Передача сварного узла на операции зачистки и контроля.

4. Производственные расчеты.

4.1 Выбор типа производства и определение размера производственной партии.

Характеристика предприятия в зависимости от степени его специализации, широты номенклатуры изготавливаемых изделий, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий называется типом производства. Все машиностроительные предприятия, цехи и участки могут быть отнесены к одному из трех типов производства: единичному, серийному или массовому.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых и ремонтируемых изделий (конструкций) и малым объемом выпуска, не повторяющимся в производстве или повторяющимся через неопределенные промежутки времени. Оно отличается универсальностью применяемого оборудования и рабочих мест. В сварочном производстве почти полностью отсутствует специальное сварочное оборудование и сборочно-сварочные приспособления и механизмы.

Единичное производство обычно организуется по принципу группового расположению оборудования и рабочих мест с учетом использования в основном обще цехового транспорта. Технологический процесс уточняется в ходе изготовления изделия непосредственно на рабочих местах, часто самими рабочими под руководством мастеров.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий (конструкции) и большим объемом выпуска, повторяющегося через определенный промежуток времени партиями (сериями).

Технологический процесс в серийном производстве дифференцирован, то есть расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными рабочими местами. Сравнительно устойчивая номенклатура в серийном сварочном производстве позволяет шире применять специальные сборочно-сварочные приспособления и механизмы, внедрять автоматизированные способы сварки, а на отдельных участках организовать поточные линии. При этом используется как обще цеховой, так и напольный транспорт. Специализация отдельных видов работ не требует столь высокой квалификации рабочих, как в единичном производстве.

В серийном производстве более детально разрабатываются технологические процессы с указанием режимов работы, способов контроля и тому подобное. Оно значительно эффективнее, чем единичное, так как более полное использование оборудования, специализация рабочих мест обеспечивают высокую производительность труда и снижение себестоимости изделий (конструкций).

Массовое производство характеризуется непрерывными в течение продолжительного времени изготовлением или ремонтом узкой номенклатуры изделии и большим объемом их выпуска. Оно позволяет широко и эффективно использовать специальное высокопроизводительное оборудование и сборочно-сварочное приспособления, максимально механизировать и автоматизировать производственные процессы. Создать поточные автоматические линии. Это обусловливает более высокую производительность труда, лучшее использование основных производственных фондов, сокращение удельного расхода материалов (на изделие) и, как следствие, более низкую себестоимость продукции, чем в серийном производстве.

Массовое производство является дальнейшим разбитием серийного и представляет собой наиболее совершенную его форму. Организация его экономически выгодна при выпуске большого количества одинаковых или однотипных изделий, когда все затраты на организацию массового производства с течением времени полностью окупается и себестоимость единицы выпускаемой продукции получается меньше, чем при действующем серийном производстве.

Из рассмотренных типов производства данное изделие «Поперечина» по выпуску продукции больше склонна к серийному производству.

4.2 Определение потребного количества оборудования.

Для расчета потребного количества оборудования необходимо установить фонд времени работы оборудования. Годовой действительный фонд времени работы оборудования определяется по формуле:

Ф_д =[(365-Д_в-Д_п)*8-Д_пп]*S*K_р [11] стр. 3 (30)

где, Д_в - количество выходных дней;

Д_п - количество праздничных дней;

Д_пп - количество предпраздничных дней;

S- количество смен работы оборудования;

К_р - коэффициент учитывающий время станка на ремонте.

Принятые числовые значения:

Д_в =104 дн.;

Д_п =16 дн.;

Д_пп =10 дн.;

S = 2;

К _р = 0,95

Решение:

Фд = [(365 - 104 - 16)*8 – 10*1]*2*0,95 = 3720 часов

В серийном производстве расчетное количество оборудования определяется по формуле:

Ср = t_шт-к * N год / 60*Ф_д [11] стр. 3 (31)

где, t_шт-к - штучно-калькуляционное время по операциям, выполняемые на одном этапе станков, на отнесенное к одной детали, шт.;

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: