Курсовая работа: Технологии заготовки, сборки и сварки гнезда для отливки шпал на Могилевском автозаводе
При разработке метода установки деталей группой установочных баз рекомендуется сначала из группы баз выбрать главную, принять метод ее установки и определить, какие степени свободы останутся после установки главной базы. Затем выбирают метод установки первой, и, если необходимо, второй дополнительной базы.
В качестве главной базирующей поверхности желательно выбирать поверхность, имеющую наибольшие габаритные размеры, а в качестве направляющей – поверхность наибольшей протяженности.
Установочными базами деталей могут служить поверхности как механически обработанные (отверстия, плоскости), так и необработанные, не имеющие волнистости, неопределенной кривизны.
Предпочтение отдают менее шероховатым, более чистым и точно расположенным поверхностям.
При сварке смесительного барабана базирование производится по установочным кольцам.
4.2 Разработка принципиальной схемы приспособлений
Проектирование приспособления должно начинаться с разработки его принципиальной схемы, которая оформляется в виде простейшего чертежа
(рисунок 2), выражающего основную идею приспособления.
Принципиальная схема сборочно-сварочного приспособления представляет собой чертеж сварного изделия, на котором в виде условных обозначений указаны места, способы фиксирования и закрепления всех деталей, а также способы и устройства для установки, поворота, подъема, съема деталей и изделий, другие механизмы. При изготовлении принципиальной схемы наносить на нее все детали будущего приспособления подробно не следует. Детали и механизмы приспособления изображаются на ней условными обозначениям. При необходимости отдельные механизмы приспособления могут быть выполнены довольно подробно.
На схеме указываются те размеры, которые конструктор должен соблюдать при проектировании приспособления с особой точностью. В качестве установочных баз предпочтительно использовать механически обработанные поверхности или отверстия деталей.
Рисунок 2. Принципиальная схема приспособления для формы для отливки шпал.
Для установки деталей из прокатных профилей упоры (фиксаторы) необходимо ставить к обушку, а не к полке. Размещение упоров (1, рисунок 1) не должно вызывать замещения в приспособлении собранного и прихваченного изделия. Упоры должны исключать сдвиг изделия в сторону установочных элементов и обеспечивать свободный его съем. Для таких изделий неподвижные упоры располагаются не по всему периметру, а лишь по двум смежным сторонам; по остальным сторонам ставят отводные, откидные или съемные упоры. В последнем случае точность сборки несколько снижается.
Установленные в приспособлении детали или узлы должны сохранять свое положение в процессе сборки, прихватки, сварки или наплавки, поэтому их закрепляют с помощью тех или других зажимных устройств (2, рисунок 1). Чтобы не сместить детали в приспособлении в процессе их зажатия, необходимо правильно выбрать схему расположения опор, а также места приложения сил зажима. Как правило, на выбранной схеме все приложенные к детали силы, стремящиеся нарушить положения детали в приспособлении, а также силы, стремящиеся сохранить это положение (силы трения реакции опор) отмечают стрелками.
Прижимы располагают против упоров, вблизи них. В одном приспособлении должно быть не долее двух типов прижимов (как правило один).
4.3 Выбор и обоснование типа установочных и прижимных
элементов
Сборочно-сварочное приспособление состоит из основания (рамы или корпуса), фиксирующих (установочных) элементов, прижимов, поворотных устройств, вспомогательных деталей и устройств.
Основание приспособления представляет собой элемент, объединяющий в одну конструкцию все части приспособления. На основании располагаются опорные и направляющие детали, упоры и опоры, определяющие положение устанавливаемых деталей, втулки, бобышки, кронштейн и другие фиксаторы.
Основание воспринимает массу изделия и все усилия, возникающие в процессе сборки, прихватки, сварки, кантовки. При этом оно должно обеспечивать точность расположения установочных деталей (как в статическом состоянии), а также отсутствие смещений и вибраций при любых поворотах, т.е. обладать достаточной жесткостью и прочностью.
Основание приспособления должно быть технологичным, иметь рациональное, конструктивное оформление, обладать, возможно, меньшей массой и быть компактным.
Основания приспособлений получают отливкой, ковкой, сваркой, сборкой из отдельных элементов на болтах и другими способами. Экономически целесообразно изготавливать сварно-литые, сварно-кованые, сварно-штампованные основания, а также применять для их производства низколегированные стали повышенной прочности, гнутые профили.
При проектировании сварных оснований необходимо, чтобы:
a) свариваемые детали имели примерно одинаковую толщину;
б) конфигурация шва обеспечивала высокую усталостную прочность соединения;
в) одним швом соединялось не более двух деталей;
г) расположение швов создавало минимум деформаций основания;
д) обеспечивалось симметричное расположение ребер, усиливающих основания приспособлений, а их приварка производилась с двух сторон.
Основания поворотных приспособлений должны иметь полки или фланцы с отверстиями для крепления к планшайбам кантователей и вращателей. В стационарных приспособлениях предусматривают открытые пазы или отверстия для крепления к фундаменту или к рамам технологического оборудования.
Установочные детали (опоры, упоры, пальцы, призмы, установочные конусы) образуют базовые поверхности приспособлений и обеспечивают правильную ориентацию деталей в них в соответствие с правилом шести опорных точек.
Опоры приспособлений разделяют на основные и вспомогательные. Основные опоры определяют положение детали в пространстве, лишая ее всех или нескольких степеней свободы (как правило, они жестко закрепляются в корпусе приспособления запрессовкой или сваркой), вспомогательные – предназначены для придания детали дополнительной жесткости и устойчивости, например, в тех случаях, когда деталь может опрокинуться или из-за малой жесткости деформироваться.
Основными опорами сборочно-сварочных приспособлений могут быть опорные штыри с плоской, сферической и насеченной головками.
Детали больших размеров с обработанными базовыми плоскостями устанавливают на пластины, а детали небольших и средних размеров – на штыри. Регулируемые винтовые опоры могут применяться как основные и как вспомогательные опоры. Вспомогательные опоры не влияют на точность базирования деталей.
Упоры устанавливаются для фиксирования деталей по боковым поверхностям. В качестве упоров, размещаемых по контуру монтируемой детали, могут использоваться прямоугольные планки, штыри, ребра. Упоры могут быть постоянными, поворотными, откидными, отводными или съемными с рифленой, сферической или плоской базовой поверхностью.
Рационально, чтобы упор одновременно являлся и опорной базой. Откидные и отводные упоры применяются в тех случаях, когда форма деталей при конструкциях изделия не позволяет свободно снять его после прихватки с приспособления.
При установке деталей с наружными цилиндрическими поверхностями в качестве основных опор применяют призмы или специальные призмы с выемкой для длинных или ступенчатых деталей.
Установочные пальцы могут быть постоянными и сменными.
4.4 Расчет усилий прижатия и конструктивных параметров
прижимных устройств
Расчет усилия прижатия проводится с целью создания компенсации действия усадочной силы, сварочных деформаций и предания неподвижности изделия при воздействии на него внешних сил. Как правило, усилие прижатия принимается на (20–30) % больше действия внешней нагрузки. В данном случае усадочная сила и сварочные деформации очень малы и поэтому при расчете усилия прижатия следует ориентироваться на внешнее силовое воздействие.
Производим расчет пневмоцилиндра:
S=
=
=524 мм2
d=
=
=80 мм
где F – усилие пневмоцилиндра, Н;
P – давление пневмосети, P = 6×105 Па.
d – диаметр пневмоцилиндра
4.5 Разработка технологического процесса сборки и сварки
На основании выбранного сварочного оборудования, рассчитанных режимов сварки и спроектированной оснастки, разрабатываем технологический процесс сборки и сварки.
Технологический процесс сборки и сварки изделия разрабатывается с учетом типа производства, заданной программы, применяемого оборудования и материалов, необходимого количества рабочих и рабочих мест. На основании разработанного технологического процесса производится расчет норм времени на изготовление узлов, определяется количество оборудования, приспособлений, рабочих.
Технологический процесс определяет весь цикл производства работ и является основным документом для определения трудоемкости выполняемых работ. Технологический процесс оформляется и разрабатывается на картах согласно ГОСТ 3.1406-76.
Технологический процесс сборки-сварки рамы приведен в операционной карте (см. приложение). Техпроцесс определяет весь цикл производства работ и является основным документом для определения трудоемкости выполняемых работ.
4.6 Расчет норм времени сборочно-сварочных операций
Общее время на выполнение сварочной операции tсв состоит из нескольких компонентов и определяется по формуле
tсв=tо+tп.з.+tв+tобс+tn,
где tn.з. - подготовительно-заключительное время;
tо - основное время;
tв - вспомогательное время;
tобс - время на обслуживание рабочего места;
tn - время перерывов на отдых и личные надобности.
Основное время - это время на непосредственное выполнение сварочной операции. Оно определяется по формуле
,
где Мн.п. - масса наплавленного металла.
Мн.п.=Fн.Lш.g=0.21*7.8*34,6=56,6748ч
где Fн - площадь наплавленного металла;
g - плотность металла;
Lш - длина шва.
Рассчитанное по формуле основное время сварки может быть проверено по формуле
,
где Vсв - скорость сварки, вычисленная по формуле; tо и могут отличаться в пределах погрешности вычислений.
Иногда при определении основного времени сварки вводится поправочный коэффициент Кп, зависящий от положения шва в пространстве. Для вертикальных швов Кп=1,25, для потолочных Кп=1,3, для неповоротных стыков труб Кп=1,35 и т.д.
Подготовительно-заключительное время включает в себя такие операции, как получение производственного задания, инструктаж, получение и сдача инструмента, осмотр и подготовка оборудования к работе и т.д. При его определении общий норматив времени tп.з. делится на количество деталей, выпущенных в смену. В серийном производстве tп.з.=2-4% от tо, в единичном производстве tп.з.=10-20% от tо. В курсовой работе принимаем tп.з.=10% от tо.
Вспомогательное время включает в себя время на смену электрода tэ, осмотр и очистку свариваемых кромок tкр, очистку швов от шлака и брызг tбр, клеймение швов tкл, установку и поворот изделия, его закрепление tизд:
Время на установку клейма принимают 0,03мин на 1 знак.
Время на установку, поворот и снятие изделия зависит от его массы. При массе изделия до 25кг эти операции выполняются вручную.
При автоматической и полуавтоматической сварке во вспомогательное время входит время на заправку кассеты с электродной проволоки. Это время можно принять равным 5 мин.
Время на обслуживание рабочего места включает в себя время на установку режима сварки, наладку полуавтомата или автомата, уборку флюса, инструмента и т.д. Для ручной сварки tобс=0,05tо; для полуавтоматической и автоматической сварки tобс=(0,06-0,08)tо.
Время перерывов на отдых
и личные надобности зависит от положения, в котором сварщик выполняет работы.
При сварке в удобном положении tn=0,07tо, в неудобном положении tn=0,1tо, в напряженном положении при работе в закрытых сосудах tn=0,16tо, при работе на высоте с использованием приставных лестниц tn=0,2tо.
Расчет норм времени сборочно-сварочных операций рассмотрим в таблице 4.5.1
Таблица 4.5.1– Определение норм времени на выполнение сборочно-
сварочных операций (секунды).
|
Основное время, tо |
Подготовительно- заключительное время, tпз |
Время на установку и снятие изделия, tизд |
Время на обсл. раб места, tобс |
Время перерывов на отдых, tп |
Вспомогательное время, tв |
Общее время, tсв |
| 63,6 | 12,72 | 0,3 | 4,452 | 4,452 | 300 | 385,86 |
5. Разработка, описание методов контроля качества сварных соединений и организация технического контроля
Основной целью технического контроля является получение информации о ходе (состоянии) соответствующего процесса или его результатах для последующей выработки решений об управляющих воздействиях, то есть выработка мер предупреждения или борьбы с возможным браком.
По этапам процесса технический контроль классифицируется на входной, операционный и приемочный.
При входном контроле проверяется качество исходных материалов, применяемых для изготовления изделия, которое должно удовлетворять требованиям, установленным в стандартах, технических условиях, договорах и поставках.
При операционном контроле проверяется соответствие заготовки, сборки, соблюдение технологических режимов, выполнение технологического процесса, состояние сварочного оборудования и оснастки.
При приемочном контроле проверяется соответствие качества сварных узлов требованиям, установленным в нормативно технической документации.
При сварке смесительного барабана применяется сварка в защитном газе по ГОСТ 14771-76, поэтому во всех сварных швах могут возникать следующие дефекты: поры, непровары, прожоги, подрезы, шлаковые включения, а так же различные деформации, которые искажают форму изделия. Для контроля швов на наличие непроваров, прожогов, подрезов, трещин, заусенцев применяется визуальный метод контроля.
При возникновении деформаций применяют рихтовку.
Контроль качества смесительного барабана является многостадийной операцией, которая начинается с контроля качества заготовительных и сборочных работ и заканчивается контролем сварных швов на готовом изделии.
Качество подготовки и сборки заготовок под сварку, качество выполненных швов в процессе сварки и качество готовых сварных швов проверяют внешним осмотром. Внешний контроль во многих случаях достаточно информативен, это наиболее дешевый и оперативный метод контроля.
Внешнему осмотру подвергают материал, который может браковаться при наличии вмятин, заусенцев, окалины, окислов, ржавчины и т.п. Определяем качество подготовки кромок под сварку и сборку заготовок, их чистоту, соответствие зазоров допускаемым значениям, правильность их разделки и т.п.
Наблюдение за процессом сварки позволяет вовремя предотвратить появление дефектов. Внешний вид поверхности шва характерен для каждого способа сварки, а также для пространственного положения, в котором производится сварка. Неравномерность, чешуйчатость, разная ширина и высота шва указывают на колебания мощности дуги, частые ее обрывы и устойчивость горения.
При сварке в защитных газах внешняя поверхность швов должна быть гладкая, блестящая, без чешуек и иметь вид полоски расплавленного металла.
Для визуального метода контроля используется следующая аппаратура:
шаблоны УШС3;
угольник УШ-2-25 ГОСТ 3749-77;
линейка ШД-1-630 ГОСТ 8026-75.
Контроль качества продукции согласно ГОСТ 15467-79 определяется как проверка соответствия показателей качества продукции установочным требованиям. При этом на всех стадиях технологии изготовления изделия необходима проверка качества самих контрольных операций: метрологическая проверка приборов, контроль соблюдения режимов, квалификации и состояния операторов и т. п.
