Содержание
Введение
1.Технологический раздел
1.1.Анализ технических требований к сварной конструкции
1.2. Характеристика материала и оценка свариваемости
1.3. Обоснование способасварки и выборсварочных материалов
1.4. Расчет режимов сварки
1.5. Выбор электротехнического оборудования
1.6. Расчет технологических норм времени на сварочныеоперации
1.7. Расчет норм расходавспомогательных материалов
2. Конструкторскийраздел
2.1.Расчет и конструирование узла сборочно – сварочного приспособления
2.2.Расчет элементов узла приспособления
2.3.Описание работ спроектированного узла приспособления
3. Организационная часть
3.1. Мероприятия по защите окружающей среды
3.2. Охрана окружающей среды
3.3. Утилизация промышленных отходов
Заключение
Список литературы
Введение
В современном сварочном производствехарактерны разнообразие способов дуговой сварки, широкий масштаб ихприменения в различных отраслях промышленности и привлечениебольшого числа рабочих.
Трубопроводы, корпуса судов, изделия судовогомашиностроения изготавливают с применением прогрессивныхматериалов и способов дуговой сварки. К последним в основном относятся ручнаядуговая сварка покрытыми электродами, механизированная сварка сталейпод флюсом и в углекислом газе, механизированная сварка в аргоне и в азоте сплавов наоснове алюминия, меди, титана.
Успехи в разработке и производстве покрытыхэлектродов обусловили высокую производительность ручной дуговой сварки сталей,не уступающих механизированной сварке под флюсом и в углекислом газе,поэтому этот способ широко применяют в отрасли. При изготовлениистальных корпусов судов сварки под флюсом позволило в основном механизироватьвыполнение швов в нижнем положении. Однако накорпусах современных судов более половиныобъема сварочных работ выполняются в положениях, отличных от нижнего. Механизация сварки этой группы швов взначительной мере осуществляется засчет сварки в углекислом газе электродной проволокой диаметром от 0,8 до1,4 мм.
Механизированная сварка в углекислом газеполучила широкое применение при изготовлении стальных судовыхтрубопроводов диаметром 22 мм и более, приварке к трубопроводамфланцев, штуцеров. При изготовлении трубопроводов из медно-никелевыхсплавов применяют механизированную сварку в азоте плавящимсявольфрамовым электродом. На заводах освоена и широко применяетсяручная аргонодуговая сварка неплавящимся вольфрамовым электродом имеханизированная сварка плавящимся электродом сплавов алюминия и титана.
Внедрение в производство большой номенклатурыконструкционных и сварочных материалов, способов дуговой сваркиобусловило необходимость исследования влияния технологии сварки нахарактер излучения электрической дуги с целью определения егоопасности для органов зрения, эффективности выпускаемых промышленныхсредств защиты глаз и соответствия параметров отечественныхсветофильтров физиологическим особенностям органов зрения.
Выше перечисленные способы сварки широкоприменяемые не только в судостроении, но и в других отраслях промышленности,значительно отличающихся друг от друга в связи с чем позволяют болееполно исследовать влияние технологии сварки на излучениеэлектрической дуги и определить его интенсивность в различных областях спектра.
На ОАО«НефАЗ» используют различные способы сварки: контактная, точечная,полуавтоматическая, аргонодуговая, в среде СО2, ручная дуговая и такдалее.
Даннымиспособами сварки изготавливают различные конструкции, цистерны, вахтовыеавтобусы, автобусы, прицепы и так далее. Для изготовления какого-либосваренного изделия используют приспособления, обеспечивающие надежноезакрепление деталей, быструю и точную установку по упорам в заданнойпоследовательности и должно быть удобно в эксплуатации, которые могут бытьручными, механизированными и автоматизированными.
Использованиеприспособления повысит производительность труда, сократит время производствасварной конструкции, повысит качество сборки–сварки, облегчит труд рабочего.
Целью курсового проекта являетсяспроектировать приспособление для сборки-сварки изделия «Задний борт».
1.Технологический раздел
1.1 Анализтехнологических требований к сварной конструкции
Для выполнения курсового проекта предложенасварная конструкция «Задний борт», которая крепится на платформуКамаза. Данная сварная конструкция может эксплуатироваться в различныхклиматических условиях, подвергается динамическим и вибрационным нагрузкам приее эксплуатации и статическим нагрузкам от собственного веса.
Даннаясварная конструкция «Задний борт» относится к 2 классу ответственности,ОСТ 23.2.429 — 80, к ней предъявляют следующие требования:
1. недопускаются дефекты т.к. из-за них сварная конструкция становится хрупкой.
2. горячие ихолодные трещины не допускаются;
3. подрезыосновного металла допускаются, если глубина подреза не превышает 10% толщинысвариваемых деталей, но не более оного мм;
4. передпривариванием к оси производят наплавку электродами, для того чтобы обеспечитьвысокую износостойкость.
5. сварнаяконструкция должна быть рассчитана на статическую и усталостную прочность;
6. жесткости,прочности, пластичности.
7. непроварыдопускаются в стыковых швах при сварке на весу и невозможности подварки собратной стороны шва и в угловых швах, если дефектный участок не превышает 20%толщины шва 10 мм. и не более 2 мм при толщине 10 мм;
8. газовыепоры не допускаются;
9. недопускается высота наплыва более 30% высоты шва. Общая протяженность наплыва недолжна превышать 20% длины шва;
10. прожогине допускаются.
/>
Рисунок1 – Изделие “Задний борт ”
Таблица№ 1
№
поз. Наименование детали Кол-во, шт. 1 Панель заднего борта 1 2 Стойка крайняя 2 3 Стойка средняя 2 4 Обвязка 2 5 Петля навески 4 6 Втулка 2 7 Пластина 2
1.2Характеристика материала и оценка свариваемости
В качествеосновного материала для изготовления изделия «Задний борт» применимконструкционную среднеуглеродистую качественную сталь – сталь 35 ГОСТ 1577-93,так как сварочный узел сложной формы. Сталь 35 склонна к образованию трещин,поэтому рекомендуется производить сварку с предварительным и сопутствующимподогревом до 100-250°С.
Таблица№ 2 — Химический состав
Хим.
Элем. C, % Si, % Mn, % Cr, % S,% P, % СU, % Ni, % As, % Содерж. 0,3-040 0,17-0,37 0,50-0,80 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08
Таблица № 3 — Механические свойстваГОСТ Состояние поставки Сечение
б
МПа
б5 ψ НВ не более % 1577-93 Листы оттоженные или высокоопущенные 80 не менее – 480 22 – Полосы нормализованные или горячекатаные 6-25 530 20 45 – /> /> /> /> /> /> /> />
При работе сэтим материалом необходимо произвести оценку свариваемости металла.
Свариваемостьюназывается способность металла или сочетания металлов образовывать приустановленной технологии сварки соединения, отвечающее требованиям,обусловленным конструкции и эксплуатации изделия.
Основнымэлементом в углеродистых конструкционных сталях является углерод. С увеличениемколичества углерода в стали повышается ее прочность и твердость, уменьшаетсяпластичность и вязкость. Марганец и кремний повышают прочность и твердость, испособствует закаливанию стали.
Посвариваемости стали условно подразделяются на 4 группы:
а) I — хорошосвариваемые, стали с эквивалентным содержанием углерода Сэкв.≤0,25%
б) II — удовлетворительно свариваемые, стали с эквивалентным содержанием Сэкв.≥0,25-0,35%
в) III — ограниченно свариваемые, стали с эквивалентным содержанием Сэкв.≥0,35-0,45%
г) IV -плохосвариваемые, стали с эквивалентным содержанием Сэкв.≥ 0,45%.
Эквивалентноесодержания углерода определяется по формуле:
Сэк.= С + Mn/20 + Ni/15 [2]стр.258 (1)
где, С, Мn,Ni — химические элементы, %.
Определяем эквивалентноесодержание углерода для 09Г2С:
Сэ = С + /> [2]стр.258 (4)
Принятыечисловые значения символов:
С = 0,32 %;
Mn = 0,5 %;
Ni = 0,25 %;
Сг = 0,25 %.
Решение:
Сэ />%.
Сталь 35 относится к 2 группе свариваемости, таккак у нее Сэк.
1.3Обоснование способа сварки и выбор сварочных материалов
Дляизготовления сварных конструкций применяют сварку плавлением и давлением.Следовательно, для изделия «Задний борт» приемлема сварка плавлением:ручная дуговая сварка, электрошлаковая сварка, электронно-лучевая сварка,полуавтоматическая сварка в среде защитных газов и под слоем флюса, автоматическаясварка.
Ручнаядуговая сварка имеет технологические свойства, обеспечивающие быстрое зажиганиеустойчивое горение и малую чувствительность к изменению длины дуги вопределенных пределах, быстрое зажигание дуги после погашения, нужноепроплавление основного металла. Но для сварки данной конструкции нерекомендуется, т.к. в процессе сварки в металле шва образуются большоеколичество вредных веществ из-за плохой защиты сварочной ванны и большогорасхода сварочного материала (огарок и др.).
Полуавтоматическуюсварку под слоем флюса учитывая данную конструкцию применять не целесообразно.
Полуавтоматическаясварка в среде защитного газа наиболее применимая для данной конструкции. Вкачестве защитного газа используем углекислый газ (СО2).
Сущностьданного способа сварки электрическая дуга и расплавленный металл, защищенный отвлияния кислорода и азота зона защитного газа.
Преимуществаполуавтоматической сварки в среде углекислого газа:
1. простотапроцесса сварки;
2.возможность выполнения швов в различных пространственных положениях;
3 механизацияпроцесса за счет автоматической подачи сварочной проволоки в зону расплавленияосновного металла;
4. небольшойобъем шлаков, позволяющей получить швы высокого качества;
5.возможность соединения металлов различных толщин;
6. повышениепроизводительности труда;
Защитасварочной ванны осуществляется углекислым газом, который в нормальных условияхпредставляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ,предназначенный для сварки должен соответствовать ГОСТ 8050-85. Этот газдешевле, например, чем гелий, аргон, и другие, обеспечивает хорошую защиту шва.Углекислый газ выпускается двух сортов в зависимости от чистоты.
І сорт-содержание углекислого газа не менее 99,5%
ІІ сорт-содержание углекислого газа не менее 90%.
Наиболееподходящий сорт для сварки данного изделия — І, где СО2 =99%,получается шов хорошего качества и меньше потерь на разбрызгивание.
В качествезащитного газа при сварке изделия «Задний борт» применяем углекислый газ СО2первого сорта, содержание чистого газа по объему не менее 99,5%.
Сварку в СО2обычно выполняют на постоянном токе обратной полярности плавящимся электродом.Сварочный ток и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщинысвариваемого металла и расположения шва в пространстве. Величина сварочноготока определяет глубину проплавления и производительность процесса сварки.
Одним изважных параметров режима сварки в СО2 является высокаяпроизводительность процесса. Требования к качеству сборки и подготовки деталейпод сварку в СО2: сварочная проволока (08-2,5)мм должнысоответствовать ГОСТ 14771-76.
Приполуавтоматической сварке в среде защитных газов применяются сварочнаяпроволока и защитный газ.
В зависимостиот назначения применяется проволока сварочная сплошного сечения и порошковая,наплавочная сплошного сечения. По виду поверхности низкоуглеродистая илегированная проволока подразделяется на неомедненную и омедненную. Проволокаможет изготавливаться из стали, выплавленной электрошлаковым иливакуумно-дуговым переплавом или вакуумно-индукционных печах.
Проволока сварочная, применяемая при сварке вуглекислом газе должна соответствовать ГОСТ 2246-70. Поверхность проволокидолжна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, ржавчины, окалины, маслаи других загрязнений, не должна иметь резких перегибов во избежание заедания еев спирали гибкого шланга держателя.
Рассмотримхарактеристики сварочной проволоки Св 08Г2С ГОСТ 2246-70. Ее применяют дляизготовления конструкции из низколегированных сталей с повышенными требованиямик металлу шва по ударной вязкости при отрицательной температуре.
Таблица№ 4 — Химический состав наплавленного металлаХим.элемент С % Si % Mn % Мо % S % P % Содержание 0,12 0,75 1,9 0,65 0,07 0,027
Таблица№ 5 — Механический состав металла шва
δв
δm
δ5 ψ КСU КСV МПа % Дж/см при t°С 20 -20 943 777 15,5 – 109 –
Проволоку Св08Г2С ГОСТ2246-70 применяют также для сварки конструкции из легированной сталиповышенной и высокой прочности с временным сопротивлением разрыву 690-980 МПа,сварка может производиться во всех пространственных положениях.
Рассмотримтакже сварочную проволоку Св-12Х13 ГОСТ3456-70. Ее применяют для сваркиконструкций из хромистых сталей и наплавке уплотнительных поверхностей стальнойарматуры.
Таблица№ 6 — Химический состав наплавленного металлаС Si Mn Mo Ni Cr S P 0,13 0,62 0,86 – 0,42 12,2 0,013 0,023
Таблица№ 7 — Механические свойства металла шва
δв
δm
δ5 ψ КСU КСV МПа % Дж/см при t°С 20 -20 650 431 20,3 – 103 –
Из вышепредложенных проволок применяем сварочную проволоку Св 08Г2С потому что даннаяпроволока применяется для сварки конструкции из легированной стали повышенной ивысокой прочности с временным сопротивлением разрыву 690-980 МПа, сварка можетпроизводится во всех пространственных положениях. Также Мn и Si положительно влияют насвойства металла шва — компенсируют дополнительное окисление металла при сваркеи образованию пор.
1.4 Расчетрежимов сварки
Выбор режима сварки в углекислом газе зависит оттолщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва впространстве.
К основным параметрам режима сварки относятся
а) сила сварочного тока (Iсв, А);
б) напряжение на дуге (Uс, В);
в) диаметр электродной проволоки (d эл, мм);
г) расход углекислого газа (q зг, л/мин);
д) вылет электрода (Lэл, мм);
е) скоростьсварки (Vс, м/ч);
/>
а)- тавровоесоединение Т1-∆4; б)- угловое соединение У4-∆4
Рисунок 2.Геометрические параметры сварных швов
Произведемрасчет режимов сварки:
Определяемрасчетную длину проплавления по формуле:
hp=(0.4÷1.1)K [8], стр. 12(1)
где, К-катетшва, мм.
Принятыечисловые значения символов:
К=8мм
Решение:
hp=0.75*8мм=6мм.
Площадьпоперечного сечения шва за один проход принимаем:
Fн=51,7 г/см3
Определяемдиаметр электронной проволоки по формуле:
dэл=4√hp ± 0.05hp [8] стр. 12 (2)
Решение:
dэл=4√6мм± 0.05* dэл=1,57мм± 0,3мм=1,6 мм
Принимаемсреднее значение диаметра электродной проволоки dэл=1,6 мм.
Производимрасчет скорости сварки по формуле:
υсв=Кv(hp1.75 /ℓ3.36) [8], стр. 12 (3)
ℓ=К√2[8], стр. 13 (4)
где Кv- коэффициент,учитывающий скорость сварки;
ℓ-ширинашва, мм.
Принятыечисловые значения:
Кv=1120
Решение:
ℓ=8мм*√2=11,3мм;
υсв=1120мм (61.75 мм/11,33.36 мм)=74,6 м/ч.
Принимаем скоростьсварки 75м/ч.
Определяемсилу сварочного тока по формуле:
Iсв=Ki (hp1.31 /ℓ1.07 ) [8], стр. 13 (5)
где Ki – коэффициент,учитывающий плотность ток
принятыечисловые значения
Ki=460
Решение:
Iсв=460*(61.31 мм/11,31,07)=359А
Принимаемсилу сварочного тока 360А
Определяемнапряжение сварочной дуги по формуле:
Uсв=14+0,05*Iсв [8], стр. 13 (6)
Решение:
Uсв=14+0,05*360А=32В
Принимаем Uсв=32В
Определяемвылет электродной проволоки по формуле:
ℓэл=10±2*dэл [8], стр. 14 (7)
Решение:
ℓэл=10*1,6мм+2*1,6мм=16мм+3,2мм=19,2мм
ℓэл=10*1,6мм-2*1,6мм=16мм-3,2мм=12,8мм
Определяемскорость подачи электродной проволоки по формуле:
υэл=0,53*Iсв/dэл+6,94*10-4(Iсв/dэл3) [8], стр.15 (8)
Решение:
υэл=0,53*360А/1,6мм+6,94*10-4 (360А/1,63 мм)=119,3 м/ч
Принимаем υэл=120м/ч
Определяемоптимальный расход защитного газа по формуле:
g3.2=3,3*10-3 *Iсв0,75 [8], стр. 15 (9)
Решение:
g3.2=3,3*10-3 *3600,75=0,25л/мин.
1.5 Выборэлектротехнического оборудования
Большоезначение при сварке имеет сварочное оборудование. Которое должно обеспечиватьвысокое качество сварного соединения.
Длявыполнения сварки существуют различные виды источников питания: генераторы,трансформаторы, выпрямители.
Традиционнымисточником переменного тока является сварочный трансформатор. Источником постоянноготока является выпрямитель, который сконструирован на базе трансформатора иполупроводникового выпрямителя. Широкое распространение получили такжеинверторные источники тока, которые применяются для сварки как на переменном,так и на постоянном токе.
Требования квиду внешних характеристик определяется такими показателями сварочногопроцесса, как тип электрода (плавящийся, неплавящийся); характер среды, вкоторой происходит сварка(открытая дуга, дуга под флюсом, в защитных газах);степень механизации (ручная, механизированная, автоматическая сварка); способрегулирования режима горения дуги (саморегулирование, автоматическоерегулирование напряжения дуги).
Примеханизированной сварке в среде СО2 и при автоматической сварке подфлюсом при постоянной скорости подачи электродной проволоки применяют источникипитания с жесткими вольтамперными характеристиками (ЖВХ). В этом случаеисточник питания работает как регулятор рабочего напряжения, котороерегулируется в заданных пределах при условии заданной величины силы сварочноготока. Регулирование напряжения при ЖВХ может быть плавным, ступенчатым исмешанным. Величина сварочного тока определяется скоростью подачи электроднойпроволоки, а источник питания задает напряжение дуге и обеспечиваетсаморегулирование длины дуги.
Дляполуавтоматической сварки в среде защитных газов в качестве источника питанияможно предложить такие полуавтоматы, как УСП-180 и ДУГА-315.
Рассмотрим иххарактеристики и назначение.
Сварочныйполуавтомат УСП 180.
Предназначендля сварки низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа автоматическиподаваемым плавящимся электродом. Совмещение надежного, мощного источникапитания и устройства подачи проволоки в едином корпусе на колесах — преимущество данного полуавтомата.
Таблица№ 8Названия характеристик Числовое назначение
Напряжение питания сети, В
Максимальный сварочный ток, А
Регулирование сварочного тока
Толщина свариваемо металла, мм
Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч
Защитный газ
Режим сварки
Номинальный режим работы, ПН%
Диаметр электродной проволоки, мм
Габариты, мм
Масса, кг
380
180
Ступенчатое
1…6
120…960
Углекислота
Постоянные, прерывистый
60
0,8…1,2
750х530х670
105
Сварочныйполуавтомат ДУГА 315 предназначен для сварки конструкций алюминия и его сплавовтолщиной 2-14мм, низкоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной0,8-16мм, и нержавеющих сталей 0,8-20мм, с использованием защитных газоваргона, гелия, углекислого газа и др. плавящимся электродом в любымпространственных положениях.
Таблица№ 9Названия характеристик Числовое назначение
Напряжение питания сети, В
Максимальный сварочный ток, А
Номинальный сварочный ток, А
Пределы регулирования сварочного тока, А
Габариты, мм
Масса, кг
380
410
315
50…410
750х530х670
130
Выбираемполуавтомат ДУГА 315 т.к. подходит по техническим параметрам и режимам сварки.
1.6 Расчеттехнологических норм времени на сварочные операции
Подтехнологическими нормами времени понимают продолжительность времени,необходимого для дополнения операции в условиях, для нее предусмотренных.
Дляопределения нормы времени на сварную конструкцию необходимы исходные данные.
Исходныеданные:
Тип шва – Т1,У4
Толщинаметалла – 10мм.
Диаметрварочной проволоки – 1,6мм.
Длина шва-1,286мм.
Условияработы – стационарное
Масса узла10кг.
Количествоизделий – 1 шт.
Работа –простая
Положения шва– нижнее
Таблица№ 10 — Норма времени на тавровые и угловые швы
№
п/п
Наименование работы и тип
производства
№ карты
позиции Время, мин. Значение коэфф.
1
2
3
4
5
6
Установка и снятия изделия
Обмазка вручную оклошовной зоны спецраствором
Сварка
Зачистка оклошовной зоны от брызг
Тип производства – серийное
Подготовительно – заключительное время
82,13а
74,1а
6,10д
75,6г
–
86,6а
0,58
0,43
8,5
0,61
–
17,0
–
–
–
–
1,2
–
Штучное времяопределяется по формуле:
Тшт=(Тнш*L+Тви)К1-n [9], стр. 6 (10)
где Тшт –время, связанное со швом, мин
L– длина шва, м.
Тви –время связанное с изделием, мин.
К –коэффициент, учитывающий условия работы
Принятыечисловые значения символов
Тви =0,58 мин.
L = 1,286 мv.
Тнш=9,54 мин.
К = 1,2
Решение:
Тшт =((8,5+0,43+0,61)*1,286+0,58)*1,2=15,42мин.
Определяемнорму времени на сварку изделия по формуле:
Нвр= Тшт +Тпз/n [9], стр. 6 (11)
где Тпз –подготовительно – заключительное время, мин.
n – количество изделий,шт.
Принятыечисловые значения символов:
Тпз =17мин.
n = 1 шт
Решение:
Нвр =15,42+17/1=32,42 мин.
1.7 Расчетнорм расхода вспомогательных материалов
Техническаянорма расхода материалов есть минимальная количество материалов необходимое дляизготовлении изделия в соответствии с проектом.
Нормы расходаматериалов должны быть прогрессивными, соответствовать современному уровнюсварочной техники и технологии. Прогрессивность норм расхода материаловзакладывается в стадии проектирования сварочной конструкции. И разработкатехнологического процесса ее изготовление рациональноеконструкторское–технологическими решениями, обеспечивающими минимальную массуна плавленого металла и высокую экономичность методов сварки, пайки, резки,наплавки.
Вспомогательныесварочные материалы обеспечивают протекание процессов сварки, пайки, наплавки,резки, определяя качество получаемых соединений и заготовок.
Вспомогательнымсварочным материалом относятся электроды, присадочные материалы, защитные газы,флюсы.
Расчет нормпроизводится по справочникам, директивным материалам, инструкциям на основаниичертежей изделия и технологического процесса и его изготовления.
Для различныхметодов электродуговой сварки норма Нэ(кг) электродов и электроднойпроволоки определяется произведением удельной норм расхода qэ (кг/м) на длину шва L(м).
Нэ=qэ*ℓ, кг [8], стр. 20(12)
Удельнуюнорму расходов материалов определяем по формуле:
qэ=Кр*mn [8], стр. 20 (13)
где, Кр– коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки;
mn– масса наплавленногометалла, кг/м.
Массунаплавленного металла определяем по формуле:
mn= ρFн*10-3, кг/м [8],стр. 20 (14)
где ρ –плотность наплавленного металла шва, г/см3 ;
Fн – площадь поперечногосечения, мм2 ;
Принятыечисловые значения Кр=1,15.
Расходзащитного газа Н2 при сварке в СО2 определяется поформуле:
Н2 =Q2*ℓ+Qдоп, л [8], стр. 21 (15)
где Q2 – удельная норма расходагаза на 1м шва, л.
ℓ–длина шва, м
Qдоп – дополнительный расходгаза на подготовительно – заключительные операции, л.
Удельнаянорма расхода газа определяем по формуле:
Q2=q2*to [8], стр. 21 (16)
где q2 – оптимальный расходгаза, л/мин. По ротометру.
to – время сварки одногометалла шва, мин.
Дополнительныйрасход газа определяем по формуле:
Qдоп = tпз*q2 [8], стр. 21 (17)
где tпз – подготовительнозаключительное время, мин.
Принятыечисловые значения:
tпз = 17,0 мин
q2 = 0,25 л/мин.
Определяемосновное время сварки по формуле:
to= Fн*ρ*60/Iсв*αн[8], стр. 22 (18)
где αн– коэффициент наплавки, г/А*ч.
Приняты числовыезначения символов:
αн= 8÷12г/А*ч
Fн = 51,7мм2
Iсв = 360А
ρ=7,8г/см3
Решение:
to=51.7*7.8*60/360*8=8.4мин
Находимудельную норму расхода газа:
Q2 = 7.25*8.4=60.9л
Рассчитываемдополнительный расход газа:
Qдоп = 17,0мин*0,25=4,25л
Рассчитываемрасход СО2
Н2= 60,9*1,286+4,25=82,6 кг
Находимрасчетную массу наплавленного металла
mн = 7,8*51,7*10-3 =0,4кг/м
qэ =1,15*0,4=0,46 кг/м
Нэ=0,46кг/м*1,286м=0,6кг
2.Конструкторский раздел
2.1 Расчети конструирование узла сборочно-сварочного приспособления
Сварные строительныеметаллоконструкции изготавливаются на специализированных заводах, строительныхи монтажных площадках, производственных площадках, производственных базахмонтажных организаций. При серийном и массовом производстве конструкций наспециализированных заводах широко применяют комплексно-механизированные иавтоматизированные линии, сборочно-сварочные установки и другое типовое испециализированное оборудование.
Монтажсборочных железобетонных и металлических конструкций предполагает ихукрупнение, подъем, временное закрепление, выверку установленных элементов,сварку испытанием. Все это так же требует применение различныхсборочно-сварочных приспособлений, специализированного сварочного оборудования,домкратов, постаментов, опор, подвесок и т.д.
Сборочно-сварочнымиприспособлениями называются дополнительные технологические устройства коборудованию, используемые для выполнения операций сборки под сварку, сварки,термической резки, пайки, наплавки, устранение или уменьшение деформациинапряжений, а так же контроля.
Сборочно-сварочныеприспособления бывают ручными, механизированными и автоматизированными. Поприводу приспособления делятся на пневматические, гидравлические, ручные,электромеханические и др.
Сборочно-сварочныеприспособления классифицируются по нескольким признакам:
— повыполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве — приспособления для разметки, термической резки, сборки под сварку, сварки и дляконтроля;
— по видуобработки и метода сварки — приспособления для электродуговой сварки,электрошлаковой сварки, контактной сварки, наплавки, пайки и др.;
— по степениспециализации- приспособления специальные, универсальные, переналаживаемые,специализированные;
— по уровнюмеханизации и автоматизации — приспособления ручные, механизированные,полуавтоматические и автоматические;
— по видуустановки- приспособления стационарные, передвижные, переносные;
— понеобходимости и возможности поворота — поворотные и неповоротные;
— поисточникам энергии привода вращения, перемещения, зажатия детали-приспособленияпневматические, гидравлические, электромеханические и др.
Применениесборочно-сварочных приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость работы,повысить производительность труда, сократить длительность производительногоцикла, улучшить условия труда, повысить качество продукции, расширитьтехнологические возможности сварочного оборудования, способствует повышениюкомплексной механизации и автоматизации производства.
Кконструкциям сборочно-сварочных приспособлений предъявляется целый рядтребований:
— удобство вэксплуатации;
— обеспечениезаданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии сразработанным технологическим процессом;
— обеспечениезаданного качества сварного изделия;
— обеспечениесборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов присборке и прихватке, свободного съема собранного изделия;
— технологичностьдетали и узлов приспособления, а также применения приспособления в целом;
— использованиемеханизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания ивыброски собранного изделия.
Приспособлениедолжно быть ремонтоспособным, безопасным в эксплуатации, иметь достаточновысокий срок службы, для этого следует предусмотреть возможность замены быстроизнашиваемых деталей и восстановления требуемой точности приспособления.
Базированиеназывают определение положения деталей в изделии относительно друг друга илиизделия относительно приспособления, рабочего инструмента, технологичностисварочного оборудования.
Установочнойбазой следует считать каждую поверхность детали, которой она соприкасается сустановочными поверхностями приспособления.
Любое твердоетело имеет 6 степеней свободы: перемещение в направлении трех координатных осейx y z и вращения относительноэтих же осей wx, wy, wz. Для базирования любой детали требуется выполнять правило 6точек: чтобы предать детали в полнее определенное положение в приспособлении,необходимо и достаточно иметь 6 точек опоры, лишающих деталь всех 6 степенейсвободы.
Силой замыканияс помощью прижимов предусматривают для предупреждения смещения деталей врезультате температурного расширения металла от случайных нагрузок и отсобственной массы.
При установкидеталь не допустимо использовать более 6 опорных точек. Лишние опорные точкипрепятствуют правильной установки детали, при закреплении ее, положениенарушается.
Поверхностьдетали с тремя опорными точками называются главной базирующей; боковаяповерхность — направляющей; торцевая поверхность с одной точкой — упорной.
В качествеглавной базирующей поверхности желательно выбирать, имеющую наибольшиегабаритные размеры, а в качестве направляющей- поверхности наибольшейпротяженности.
Выполняембазирование детали исходя из выше указанных требований к приспособлениям.
В сборочно-сварочномприспособлении чаще всего применяется прижимы с механическим, пневматическим,гидравлическим, магнитным или электромеханическим приводом.
По степенимеханизации зажимы делят на:
— ручные — работающие от мускульной силы рабочего;
— механизированные – работающие от силового привода, управляемого вручную;
-автоматизированные – осуществляющие зажим и закрепление деталей и узлов безучастия рабочего.
Различныеконструкции зажимов имеют разное время срабатывания и закрепления (открепления)деталей.
Закрепляемыедетали должны находиться в равновесии под действием всех сил зажима, а такжесил, возникающих в процессе сварки, и реакции опор.
Для удовлетворения вышеописанных требований мноюбыло спроектировано приспособление, фиксирующее сборочные детали в единый узели фиксирующее их от перемещений при сборке сварке изделия «Задний борт»механическими упорами и опарами.
Использование специальной сборочно-сварочнойоснастки позволяет повысить производительность труда, обеспечить точностьсборки-сварки и улучшить качество изготавливаемого узла. В данном проекте дляизготовления изделия «Задний борт» применяется специализированная оснастка,целью, которой является обеспечение правильного расположения деталейсобираемого узла. Приспособление представляет жесткий каркас в виде поперечинкоробчатого сечения, на которых расположены упоры, фиксаторы и прижимы. Присборке детали устанавливают в приспособлении вручную и поочередно, зафиксировавих ручными прижимами, которые обеспечивают необходимую точность данной конструкции.
В нашем конкретном случае применениепневмоприжимов не целесообразно, ввиду не большой производственной программы.
Данное приспособление очень компактно, удобно вэксплуатации, удобно, и легко переналаживаемое.
Исходя извышеперечисленных требований, произведем базирование изделия «Задний борт» сучетом опорных и фиксирующих элементов приспособления.
/>/>
Рисунок 3 –Базирование изделия «Задний борт»
2.2 Расчетэлементов узла приспособления
Зажимныемеханизмы предназначаются для закрепления установленных в приспособлении,детали, заготовок, сборочных единиц и должны отвечать ряду требований.
1. Зажимноеусилие должно прилагаться в выбранной точке и иметь направление, указанное всхеме закрепления. Как правило, зажимы располагаются над опорами или в близиних. Они не должны создавать опрокидывающего момента.
2. Зажимные механизмыдолжны развивать заданное расчетное усилие для надежного закрепления детали.
3. Расчетэлементов зажимов должен производиться по заранее выбранному или рассчитанномуусилию, развиваемому зажимом, а не на оборот.
4. Зажимы недолжны нарушать заданное положение детали, портить их поверхности и вызыватьдеформирование.
5. Прижимыдолжны быть быстродействующими.
6. Зажимныемеханизмы должны быть удобными и безопасными в работе.
Для сборки сварки изделия «Задний борт» применяютсяручные рычажные прижимы. Для увеличения усилий в 3-7 раз применяются простыешарнирно-рычажные прижимы.
Ручной прижим действует за счет перехода рычаговчерез мертвую точку (четырехшарнирная схема).
Прижим состоит из стойки 1, на которой шарнирнозакреплены рукоятка 3-на оси 2 и рычаг 7 на оси 6. Рукоятка и рычаг связанымежду собой планками 4, сидящими на осях 5 и 11. На конце рычага 7 закрепленнажимной винт 8, длина которого регулируется гайками 9.
При движении рукоятка влево планки 4 нажимают нарычаг 7 и винт 8 закрепляет детали. При обратном движении рукоятки рычаг,поворачиваясь вокруг оси 6, отводит винт и освобождает детали.
В закрепленном состоянии продольная ось рукояткидолжна перейти в вертикальное положение. Надежное закрепление деталиобеспечивается расположением рукоятки 3 под небольшим углом к планке 4.дальнейший ход рукоятки ограничивается стопором 10.
/>
Рисунок 4. Ручной прижим
С помощью рычага изменяют величину и направлениепередаваемой силы, осуществляют одновременное и равномерное закреплениезаготовки.
/>
Рисунок 5. Схема действия сил
Из силового многоугольника приближенно: />
/> [2] стр. 34 (18)
при l1l2S≈0,96N+0,4Q;
Плечоl1= 150 мм
Плечоl2=200 мм
Сила зажимаQ= 5 кН
Подставляя значение S в уравнение равновесия,получим из вышеуказанного условия:
/> [2] стр. 34 (19)
Радиус круга трения />.Значение />можно брать 0,18-0,20.
Радиус круга/>=25 мм
/>.
Из полученных зависимостей видно, что дляуменьшения потерь на трение нужно уменьшить радиус оси и плеча />
/>*мм
/>
2.3Описание работы спроектированного узла приспособления
Сборка-сваркаизделия выполняется по технологическому процессу в следующейпоследовательности;
1. Установитьв приспособление по упорам основание.
2. Установитьна основание по упорам: опору; щеку – 2 шт., зажать ручными прижимами иприхватить.
3. Установитьпо разметке согласно эскиза на основание косынки-4шт. Прихватить в 2 местахкаждую косынку.
4. Освободитьузел от прижимов и произвести доварку сварочного узла.
5. Снятьсварочный узел с приспособления, развернуть на 180º и установить нацеховую подставку.
6. Произвестиобварку узла.
3.Организационная часть
3.1Мероприятия по защите окружающей среды
Наиболееэффективной формой защиты природной среды от выбросов промышленных предприятийявляется разработка и внедрение безотходных и малоотходных технологическихпроцессов во всех отраслях промышленности.
Безотходнаятехнология – это активная форма защиты окружающей среды от вредноговоздействия, которая представляет собой комплекс мероприятий технологическихпроцессов от обработки сырья до использования готовой продукции, в результатечего сокращается до минимума количества вредных выбросов.
К пассивнымметодам защиты относят устройства и системы окружающей среды, которые применяютдля очистки вентиляционных и технологических выбросов от вредных примесей;рассеяния их в атмосфере; очистки сточных вод; глушения шума уменьшения уровнейинфразвука, ультразвука и вибраций на путях их распространения; экранированиеисточников энергетического загрязнения окружающей среды; захоронения,ликвидации и обезвреживания токсичных и радиоактивных отходов.
Можновыделить два основных направления по обеспечению чистоты атмосферы отзагрязнений «сокращение количества выброса вредных веществ и ихобезвреживания».
Широкоприменяют газо, пыли – и туманно-улавливающие аппараты и системы.
Загрязнения,поступающие в окружающую среду могут быть, естественного и антропогенногопроисхождения. К естественным источникам относятся пыльные бури, вулканическиеизвержения, космическая пыль, лесные пожары, и др. к источникам антропогенноговоздействия на окружающую среду относятся выбросы промышленных предприятий,транспортно-энергетических систем и др.
Предлагаетсяна данном производстве использовать несколько мероприятий для уменьшениянегативного воздействия работы предприятия на окружающую среду:
1.общецеховая система вытяжки с встроенными в нее фильтрами и обратной подачей вцех свежего воздуха;
2. вытяжка сместа сварки, которая осуществляется при помощи руководствующихсянепосредственно на расстоянии 30-50 см от места горения дуги. Эти рукава почтиполностью поглощают отходы горения сварочной дуги;
3. надежнаясистема утилизации и переработки промышленных отходов во избежание почвытяжелыми металлами и их оксидами;
4. высаживаниезеленых насаждений;
5. дляуменьшения шума применяют экраны, кожухи и глушители.
Важная роль вделе охраны окружающей среды отводятся организационным мероприятиям иархитектурно – планировочным решением: выведение промышленных предприятий изкрупных городов и сооружений новых в малонаселенных районах с малопригоднымидля сельского хозяйства; рациональная планировка городской застройки;установление санитарно-защитных зон вокруг предприятий.
3.2 Охранаокружающей среды
Промышленныеотходы по существу является продуктами незавершенного производства, посколькуони в большинстве случаев представляют собой недоиспользованное сырье. Сэкономической точки зрения оправдано комплексное размещение различныхпроизводств с целью использования отходов одной промышленности в качестве сырьядля другой.
Т.к.сварочных и лакокрасочных цехах сточные воды имеют в своем составе кислоты,масло продукты, механические примеси и т.д. В состав сточных вод входят бытовыестойки, атмосферные, сточные воды, образующиеся в результате смыло загрязнений,имеющихся на территории предприятия. Для предотвращения попадания загрязненныхсточных вод в окружающую среду на предприятиях вводят многоступенчатую очисткуводы и многогранное ее использование.
В процессепроизводства образуются твердые промышленные отходы в виде лома, стружки,шлаков, окалины, залы, пыли и мусора. Чтобы эти отходы не попадали в почву иатмосферу их подвергают переработке и используют вторично.
Важноезначение практический во всех отраслях промышленности имеют решения проблемыулучшения качественных характеристик потребляемых материальных ресурсов, ихкомплексной переработке, т.к. снижение уровни материальных издержек в целом попромышленности на 1 % приводит к снижению общих издержек производства больше, чемна 0,7 %. Все это свидетельствует об определяющем воздействие материальныхиздержек на уровень себестоимости продукции.
Один изнаиболее важных путей рационального использования материальных ресурсовявляется их комплексная переработка. При этом исключительное место отводитсявопросом сбора, хранение и переработки производственных отходов, содержащихопределенное количество как полезных, так и вредных для окружающей средывеществ.
Отходамипроизводства считается остатки сырья материалов, полуфабрикатов, образовавшихсяпри производстве продукции или выполнение работ и утратившие своипотребительские свойства.
3.3 Утилизацияпромышленных отходов
Отходамипроизводства являются остатки сырья, материалов, химических соединений,образование при производстве продукции или выполнении работ и утрачиванииполностью или частично исходные потребительские свойства.
Отходыпроизводства и потребления являются вторичными материальными ресурсами, которыев настоящее время могут вторично использоваться в народном хозяйстве.
Охрана природы,водных ресурсов, а так же для утилизации содержащихся отходов ценных веществ икомпонентов в мировой практике ведутся разработка и широкое внедрение различныхтехнологий механизированного обезвреживания и переработке отходов. Выбор методаобезвреживания и переработки отходов для конкретного города определяетсянеобходимостью, в первую очередь, оптимального решения, проблем охраныприродной среды и здоровья населения с учетом экономической эффективности,рационального использования земельных ресурсов.
Наиболее большоераспространение получили складирование на полигоне, сжигание, переплавка,биотермическое компостирование.
Утилизацияотходов на предприятии ОАО «Нефаз».
Цех поутилизации и переработки промышленных отходов можно назвать главным санитаромзавода, т.к. здесь с помощью уникальных биохимических очистных сооруженийочищают все промышленные стоки предприятий. Очищенные стоки возвращают всистему водоснабжения предприятия.
Комплексприменяемых методов включают биохимическую обработку сточных вод,сульфатвосстанавливающих бактерий, озонирование, отстаивание сточных вод втонкослойных отстойниках, фильтрование осветленных вод через фильтры,термическую обработку отработанных растворов смазочно-охлаждающих жидкостей. Всутки установка может очистить 2400 м3 и главное ее преимущество –качество и низкая себестоимость возвратной воды, а также минимальное количествоосадков.
Заключение
В ходе проектированиякурсового проекта были рассмотрены вопросы по проектированию приспособления длясборки-сварки изделия «Задний борт», внедрение которого позволило бы повысить качествосборки изделия и облегчило условия работы сварщика, уменьшило трудоемкость сборки-сваркиизделия.
Рассмотрен вопросописания изделия, а так же условия его эксплуатации и применения.
Освещен вопроспонятия характеристики основного материала и оценка свариваемости стали, а такжевлияние компонентов на свойства материала.
В процессе работыбыли выбраны сварочные материалы:
1. сварочнаяпроволока;
2. сварочныйгаз для защиты сварного шва.
Приведены расчеты режимов сварки.
В качестве электротехническогооборудования, был выбран сварочный полуавтомат ДУГА — 315, для обеспечения процессасварки низколегированной конструкционной стали, из которой изготавливается предложенноев данном проекте изделие.
При проектированииоснастки произведен расчет ручного прижима.
Разработан технологическийпроцесс изготовления узла.
Список литературы
1. Думов С.И. –«Технология электрической сварки плавлением » — М: Машиностроение, 1987г.
2. Козьяков А.Ф, МорозоваЛ.Л «Охрана труда в машиностроении» — М: Машиностроение, 1990г.
3. Куркин А.С «Сварочныеконструкции» — М: Машиностроение, 1991г.
4. Китаев А.М «Сварочнаякнига сварщика » — М: Машиностроение, 1985г.
5. Рыморов К.С«механизация и автоматизация сварочного производства» — М: Машиностроение,1990г.
6. Методическое пособиепо курсовому проектированию, НМТ,2003
7. Нормативы наполуавтоматическую сварку в среде защитных газов – Москва, Экономика, 1989г.