Курсовая работа: Технологии заготовки, сборки и сварки гнезда для отливки шпал на Могилевском автозаводе
Курсовая работа: Технологии заготовки, сборки и сварки гнезда для отливки шпал на Могилевском автозаводе
Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Назначение и характеристика изделия – объект курсового проекта
1.2 Технические условия на заготовку, сборку и сварку изделия
1.3 Литературный обзор и результаты патентного поиска
1.4 Направление совершенствования технологического процесса по сравнению с существующим вариантом
1.5 Обоснование выбора материала изделия
2. Заготовительные операции
2.1 Выбор и обоснование выбора методов заготовки деталей изделий
2.2 Выбор и обоснование выбора оборудования для заготовки деталей и транспортировки
2.3 Расчет норм времени заготовительных операций
3 Технология сварки
3.1 Выбор и обоснование способа сварки
3.2 Выбор и обоснование сварочных материалов
3.3 Выбор, обоснование и расчет режимов сварки
3.4 Выбор и обоснование сварочного оборудования
3.5 Способы предотвращения деформаций и уменьшения остаточных напряжений
4 Конструирование, расчет и описание средств технологического оснащения
4.1 Выбор установочных баз и разработка теоретической
схемы базирования деталей и узлов
4.2 Разработка принципиальной схемы приспособлений
4.3 Выбор и обоснование типа установочных и прижимных элементов
4.4 Расчет усилий прижатия и конструктивных параметров прижимных устройств
4.5 Разработка технологического процесса сборки и сварки
4.6 Расчет норм времени сборочно-сварочных операций
5. Разработка, описание методов контроля качества сварных соединений
и организация технического контроля
5.1 Методы исправления дефектов сварных швов
5.2 Мероприятия по охране труда и противопожарной технике
5.3 Охраноспособность объекта проектирования
Заключение
Список использованных источников
Введение
Сварочное производство, как совокупность процессов, образующее самостоятельную законченную технологию изготовления сварной продукции – одно из ведущих в современном машиностроении.
Такое положение сварочного производства обусловлено универсальностью этого технологического процесса получения неразъемных соединений, возможностью экономии до 20% металла, повышением прочности и непроницаемости соединений, возможностью создания уникальных конструкций, которые при других способах создать невозможно.
Перед всеми областями науки и техники, в том числе и перед сварочным производством стоят большие задачи по улучшению качества продукции, экономии ресурсов, разработке и внедрению новейших технологий и оборудования в целях поднятия уровня экономии страны на качественно новую ступень.
В последние годы сварку все более используют в различных отраслях машиностроения, в строительстве, на транспорте, в энергетике, разрабатывают новые и совершенствуют известные методы сварки, расширяют перечень свариваемых материалов, номенклатуру изготовляемых с помощью сварки изделий.
Создание новых, отвечающих современным требованиям, сварных конструкций, сварочного оборудования, сварочных приспособлений экономичных при изготовлении и надежных в эксплуатации, представляет собой комплексную задачу, которая включает проектирование, исследование прочности, расчет, рациональное построение технологии изготовления с применением средств механизации и автоматизации.
Одним из прогрессивных технологических процессов является процесс производства сварных конструкций с высокой степенью механизации и автоматизации.
В данном курсовом проекте рассмотрена технология заготовки, сборки и сварки гнезда для отливки шпальных линий на Могилевском заводе Стромашина. Производство шпал является актуальным, так как железнодорожный транспорт продолжает оставаться одним из основных способов транспортировки грузов как в наше стране, так и за рубежом.
1 Общая часть
1.1 Назначение и характеристика изделия – объект курсового
проекта
Гнездо предназначено для заливки и застывания бетонной смеси. Применение бетонных шпал увеличивает время службы железнодорожных рельсов.
Технические характеристики: масса гнезда для отливки шпал— 60 кг, длинна – 2.78 м, высота 0,165 м, ширина – 0,25 м. Материал – Сталь 3.
1.2 Технические условия на заготовку, сборку и сварку изделия
Технические условия - это свод правил и требований, выполнение которых позволяет изготовить конструкцию с требуемыми эксплутационными другими характеристиками.
Требования к способам заготовки:
1)механическая резка допускается при последующем фрезеровании кромок деталей;
2)обработанные поверхности деталей не должны иметь задиров, забоин и других механических повреждений.
Требования к сварочным работам:
1)варить полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа стык деталей;
2)повернув на необходимы угол раму приспособления. варить боковые стыки полугнезда.
Требования контроля и устранения дефектов:
1)контроль качества швов сварных соединений производить методом внешнего осмотра и измерений по ГОСТ 3242-69.
2) зачистить сварного шов от брызг, снять усиление сварного шва
В сварных соединениях не допускаются следующие дефекты:
1)излом и неперпендикулярность осей соединяемых элементов свыше допусков устанавливаемых на чертежах;
2)смещение кромок соединяемых элементов;
3)трещины всех видов и направлений, наплывы, подрезы, прожоги и другие технические дефекты.
Требования к сборке в общем виде могут быть:
- в стыковых соединениях превышения кромок не должны превышать 0,5мм, а зазор в стыке – 0…0,5мм для толщин металла -1…10мм;
- прихватку деталей при
сварке осуществлять электродами типа Э-50, размер прихваток 
=30мм; t=300мм и т.д.
Технические условия, ГОСТы служат исходными данными для конструирования, разработке технологических процессов изготовления сварных конструкций.
1.3 Литературный обзор и результаты патентного поиска
В ходе литературного обзора и патентного поиска были рассмотрены и сравнены сварочные полуавтоматы четырех поколений.
К первому поколению относятся обычный сварочные полуавтоматы, с неинверторным источником питания, которые используются на многих отечественных предприятиях. В качестве образца был взят аппарат КИУ 1201 от Каховского завода электросварочного оборудования.
К аппаратом второго поколения относятся полуавтоматы с обычным инверторным источником питания, отличающиеся своей компактностью и относительно невысокой стоимостью. За образец взят аппарат Kempact MIG 2530 производства фирмы Kemppi (Финляндия).
Аппараты третьего поколения отличаются возможностью синергетического управления сварочным процессом, наличием большого количества сварочных программ и возможностью программирования режимов. Из этого поколения был взят финский аппарат Pro Evoluthion 5200 с проволкоподающим механизмом Propmig 501.
К последнему четвертому поколению относятся аппараты, способные управлять эпюрой сварочного тока, оснащенные технологией STT – перенос металла за счет сил поверхностного натяжения (см. рисунок 1). Это уникальные аппараты, позволяющие полностью стабилизировать сварочный процесс и горение дуги за счет подачи импульсов в очень короткий промежуток времени. за образец взят аппарат немецкой фирмы Lincoln – Power Wave 4555/STT.
Рисунок 1: Процесс STT
При сравнению были учтены преимущества и недостатки каждого аппарата. В результате был выбран сварочный аппарат Kempact MIG 2530, имеющий оптимальное соотношение качества и цены и обладающий всеми необходимыми функциям для осуществления процесса сварки, отвечающий самым современным требованиям.
1.4 Направление совершенствования технологического процесса по
сравнению с существующим вариантом
Для усовершенствования конструкции сборки и процесса сварки предлагается вариант замены винтовых прижимов на пневмокамеры, а так же замену СО2 на смесь Ar.
Защитным газом является Аr взамен сварки в СО2. Эта сварка обеспечивает достаточно высокое качество швов. За счёт уменьшения сил поверхностного натяжения расплавленного металла под действием кислорода стабилизируется процесс переноса металла, уменьшается разбрызгивание, улучшается внешний вид и формирование шва. По сравнению со сваркой в СО2 сварка в аргоне увеличивается предел выносливости при работе на переменных нагрузках. Возрастает также технологическая прочность шва, уменьшается склонность к образованию кристаллизационных и холодных трещин.
С учётом зачистки швов, горелок, производительности процесса сварка в Аr оказывается дешевле сварки в СО2.
Преимущества применения газовых сварочных смесей на основе Ar по сравнению с СО2:
1) увеличение количества наплавленного металла за единицу времени, а также снижение потерь электродного металла на разбрызгивание;
2) снижение количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного соединения и как следствие уменьшение до 95% трудоемкости по их удалению;
3) повышение плотности и пластичности металла шва;
4) повышение стойкости металла шва против образования горячих трещин (критическая скорость деформации при СО2 - 22,5 мм/мин, при сварке в Ar составляет 27,1 мм/мин);
5) повышение циклической прочности сварного соединения;
6) процесс сварки стабилен даже при некоторой неравномерности подачи сварочной проволоки, а также наличия на ее поверхности следов технологической смазки и ржавчины;
По результатам анализа заводского технологического процесса можно сделать выводы, что внесённые изменения позволят усовершенствовать изделие с точки зрения техники безопасности, использование пневмокамер в приспособлении и Ar позволит уменьшить трудоёмкость и стоимость сборочных операций.
1.5 Обоснование выбора материала изделия
В данном курсовом проекте используется Ст.3. Она относится к низкоуглеродистым сталям- одной из наиболее многочисленных группе сталей. Основным легирующим элементом является углерод, его содержание не превышает 0,25 %. Дополнительно в сталь вводятся кремний и марганец для лучшего раскисления и распределения вредных примесей (серы и фосфора) в процессе выплавки. Их количество незначительно (Кремний не более 0,4%, марганец не более 0,7%), поэтому их не считают легирующими элементами.
Теплофизические свойства:
-удельное электросопротивление при 0 оС
r= 76 мкОм×см,
- коэффициент теплопроводности при 20 оС
l=0,055 кВт/(мк),
- коэффициент температуропроводности при 20 оС
a= 0,087 см2/к,
-удельная теплоемкость при 20 оС
Ср = 0,48 кДж/(кг×К),
- температура плавления
Тпл= 1530 оС.
Химические свойства стали Ст. 3 представлены в таблице 1.5.1
Таблица 1.5.1- Химический состав стали Ст. 3
| Химический элемент | Содержание, % |
| С | 0,14- 0,22 |
| Si | 0,05- 0,17 |
| Mn | 0,4- 0,65 |
| Cr | 0,3, не более |
| S | 0,05, не более |
| P | 0,04, не более |
| Cu | 0,3, не более |
| Ni | 0,3, не более |
| As | 0,08, не более |
Данная сталь является низкоуглеродистой, сваривается без ограничений, ферритно-перлитная структура обеспечивает высокую стойкость против трещин и хорошее качество сварных соединений. Используемая сталь наиболее распространена в машиностроении и является доступной по цене. Поэтому целесообразность использования этого материала очевидна.
2 Заготовительные операции
2.1 Выбор и обоснование выбора методов заготовки деталей изделий
Заготовка деталей для емкости для бетонных шпал производится в заготовительно-штамповом цехе. Наиболее рациональным методом заготовки детали для узлов является штамповка. Гнутые профили изготовляют штамповкой. Детали с более простой конструкцией гнут на приспособлениях или универсально-гибочном прессе.
Технологический процесс заготовки деталей изделий из проката начинается с подбора металла по размерам и маркам стали и включает следующие операции: правку металла, разметку, резку, обработку кромок, гибку, очистку. Металл, поступающий с металлургических заводов, заготовки после резки и других заготовительных операций, требует правки. Вследствие неравномерного остывания, после прокатки металл деформируется, получает дополнительную деформацию при вырезке деталей. Правка деформированного металла осуществляется путем создания местной пластической деформации и может производится в холодном стоянии или при предварительном подогреве.
Разметка – это процесс нанесения на металл в натуральную величину контура детали. В процессе разметки необходимые указания по обработке наносят на металл с использованием мерительного и специального инструмента: металлических рулеток, линеек, чертилок, угольников, молотков и др. Качество разметки во многом зависит от точности мерительного инструмента.
Резка металла может быть заготовительная и как операция изготовления деталей без последующей механической обработки. Она является наиболее трудоемкой и сложной операцией. На вырезание деталей затрачивается 30…50% времени необходимого для их полного изготовления. Вырезание деталей или заготовок в зависимости от вида изделия, для которого вырезают деталь, материала и размеров деталей производят различными способами: механическим, термическим и др.
Механическая резка осуществляется ножницами, пилами, на прессах. Листовой металл режут на пресс-ножницах, гильотинных, дисковых и виброножницах.
Гибка, формообразование заготовок и деталей может производиться по кривой или под углом в горячем или холодном состоянии на двух, трех или четырех валковых вальцах, прессах и т.д. При холодной гибке пластическую деформацию металла ограничивают радиусом гибки, равным или более двадцати пяти толщин металла. Обычно на практике металл вальцуют в холодном состоянии толщиной до 50мм.
Очистка листовой стали, поверхностей цветных металлов, деталей от загрязнений является трудоемкой операцией. Существуют следующие способы очистки металла: ручным инструментом, механическими щетками, абразивными кругами, пескоструйный способ, дробеметный и дробеструйный способы, химический и др.
Эти методы заготовки позволят получить детали требуемой конфигурации и формы с конструктивными размерами требуемой точности. Вышеприведенные методы заготовки позволят деталям выполнить свое служебное назначение на определенный срок и даже более длительный срок, если будут соблюдены все технические условия изготовления и своевременно будет производится ремонт в процессе эксплуатации.
Экономически выбирают ресурсосберегающее оборудование для заготовительных операций, то есть то оборудование, которое позволит свести к минимуму отходы материала, требующегося на изготовление изделия.
Штамповка наиболее целесообразна в массовом и крупносерийном производстве. Увеличение выпуска продукции на базовом предприятии будет способствовать более эффективному использованию такого вида изготовления заготовок.
2.2 Выбор и обоснование выбора оборудования для заготовки
деталей и транспортировки
Правка металла осуществляется на гибочных вальцах или прессах. После правки неровностей на поверхности не должны превышать зазора 1.5мм между листом и стальной линейкой 1м. Правка листовой стали заключается в том. Что деформированный лист закладывается в зазор между верхними и нижними цилиндрическими вальцами, расположенными в шахматном порядке. При движении лист многократно изгибается, в нем появляются упругопластические пластические деформации, которые растягивают лист и устраняют его неровности.
