Разработка технологии и оборудования контактной сварки рефлектора

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СВАРКИ И ВЫБОР ОБОРУДЫВАНИЯ

2.1 Расчет режимов шовной сварки

2.2 Выбор сварочного оборудования

3. ПРОЕКТИРОВАНЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

3.1 Общие требования, предъявляемые к приспособлениям

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ВРЕМЕНИ И ГОДОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

5.1 Расчет норм времени

5.2 Определение производительности машины

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Контактная сварка - сварка это процесс образования неразъемного соединения конструктивных металлов в результате их кратковременного нагрева электрическим током и пластического деформирования усилием сжатия

Соединение свариваемых деталей при контактной сварке происходит путей образования связей между атомами в зоне контакта этих деталей. При этом для образования физического контакта и активации соединяемых поверхностей затрачивается тепловая и механическая энергия.

Шовная сварка - способ получения соединения путем образования ряда перекрывающихся точек. Подвод тока и перемещение деталей осуществляют с помощью вращающихся дисков электродов - роликов [1]

Результатом проведенной работы должно стать закрепление знаний по предмету "Технология и оборудование сварки давлением", а также умение применять их на практике.

1. ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ КОНСТРУКЦИИ

сварка сталь обечайка

Главной характеристикой изготовляемого изделия является его технологичность. Технологичность - совокупность свойств изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Сварное изделие изготовлено из стали 08кп.

08кп - углеродистая качественная конструкционная сталь. Отличается малой чувствительностью к термомеханическому воздействию и средней свариваемостью. Также обладает средней склонностью к образованию трещин, плотность оксидной пленки средняя.

Химический состав стали 08кп представлен в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 08кп по ГОСТ 19807 - 74 [2]

С	Cr	Mn	Si
0,05-011	не более 0,1	0,25-05	до 0,03

На основе этого выбираем циклограмму процесса сварки, представленную на рис.1.1. [1]

Масса сборочного изделия определяется как сумма масс отдельных деталей.

М = V.; (1.1)

М = М1 + М2+ М3, (1.2)

где V - объем,

- плотность сплава.

М1 = (125,6 .150 . 0,1) .7,86 = 14808 г.

М2=(10 . 150 . 0,1) .7,86 = 1179 г.

Тогда:

М = 14808 + 11798 =24240 г

Рисунок 1.1 - Циклограмма процесса сварки стали 08кп.

Типовой технологический процесс производства состоит из ряда основных и вспомогательных операций. К основным операциям относится: изготовление деталей, сборка, прихватка, сварка, подготовки поверхности к сварке, правка и механическая обработка. К вспомогательным операциям относится: кантовка, антикоррозионная защита, контроль. [1]

Изготавливаемое изделие состоит из корпуса поз.1 , и лопастей поз.2 Сварку швов производим на стационарной шовной машине.

2. РАСЧЕТ РЕЖИМОВ СВАРКИ И ВЫБОР ОБОРУДЫВАНИЯ

2.1 Расчет режимов шовной сварки

В данном курсовом проекте рассчитываются параметры шовной сварки деталей толщиной S1 = S2 = 1 мм из стали 08кп. [3]

Схема соединения представлена на рис.2.1

Рисунок 2.1 Схема соединения

Расчет параметров режима:

Время импульса протекания тока: [3]

tсв= 0,04.(1 + ) (2.1)

где - толщина, мм;

t св= 0,04.(1 + 1) = 0,08 с

Шаг точки: [3]

а = К. (2.2)

а = 3. 1 = 3 мм

Время цикла: [3]

tц = tсв /0,6 (2.3)

tц = 0,08/0,6 = 0,13 с

Время паузы находится из формулы: [3]

tп= tц - tсв (2.4)

tп= 0,13-0,08 = 0,05 с.

Сварочное усилие: [3]

Fсв = 500 + (15…20).105 , (2.5)

Fсв = 500 + 17 .105 1. 10 -3 = 2200 Н

Действующее значение сварочного тока находится из формулы: [3]

Iсв= Q / 0,24m.tсв.R д.кон. , (2.6)

где Q - общее количество теплоты, выделенное при точечной сварке, Дж

Q = Q1 + Q2 + Q3, (2.7)

где Q1 - теплота, расходуемая на нагрев столбика металла диаметром dэ, зажатого между электродами, Дж;

Q2 - теплота, расходуемая на нагрев деталей вне центрального столбика металла, Дж;

Q3 - теплота, идущая на нагрев электрода, Дж

m - коэффициент, учитывающий изменение сопротивления деталей в процессе сварки, m = 1,4;

Rд.кон. - суммарное сопротивление свариваемых деталей в конце нагрева, Ом;

Q1= (.dэ2/4) .2. .C. .Tсв, (2.8)

где C - средняя удельная теплоемкость свариваемого металла в диапазоне температур от 0 до Тпл, Дж/кг град;

- плотность металла, г/мм3;

Тсв - температура нагрева свариваемого металла,

Тсв = Тпл + (200…300), (2.9)

Q1= (.(5.10-3) 2/4) .2.1.10-3.710.7800.(1530 + 250) = 386,9 Дж

Q2 = К1. .х1. ( dэ + х1 ) .2. . C. .Tсв/4, (2.10)

где К1 - коэффициент, учитывающий неравномерный нагрев кольца металла, окружающего центральный столбик, К1 = 0,8;

х1 - ширина нагретого кольца, равная: [3]

х1 = 4 а. tсв , (2.11)

х1 = 4 16.10-6 .0,08 = 5 .10-3 м

где а - коэффициент температуропроводности свариваемого металла, м2 /с.

Q2= 0,8.3,14.5.10-3. ( 5.10-3 + 5.10-3 ) .2.1.10-3.452.7800.1780/4= 394,1 Дж

Q3= 2.К2. (.dэ2/4) .x2.Cэ.э.Tсв/8, (2.12)

где К2 - коэффициент, учитывающий форму электродов, К2 = 1,2

х2 - глубина интенсивного прогрева электродов, мм

х2 = 4 аэ. tсв , (2.13)

где аэ - коэффициент температуропроводности меди;

Cэ - средняя удельная теплоемкость меди, Дж/кг град;

- плотность меди, г/мм3;

х2 = 4 107. 10-6. 0,08 = 12. 10-3 мм

Q3= 2.1. (. ( 5.10-3)2/4) .12.10-3.377.8900.1730/8= 351,6 Дж

Qээ = 386,9 + 394,1 + 351,6 = 1132,6 Дж

Rд.кон = 2.А. . (/( dэ2/4)) .К.10-6 , (2.14)

где А - коэффициент, учитывающий прохождение тока через значительно большее сечение, чем условно выделенный центральный столбик металла, равный:

А = 0,613.0,25 , (2.15)

К - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева (К = 0,85)

Rд.кон = 2.0,613.(1.10-3)0,25.0,13.10-6 . (1.10-3/( (5.10-3)2/4)) .0,85.10-6 = 140.10-6 Ом

Iсв= 1132,6 / 0,24 . 1,25. 140.10-6. 0,08= 9532 А.

Полный вторичный ток сварочной машины находится из формулы: [3]

I2 = Iсв + Iш (2.16)

где Iш - ток шунтирования, А

Iш = Iсв . [ 0,04/(1- ( dэ/)2 + 1) - 0,5] ( 2.17)

Iш = 9532 . [ 0,04/(1- 1/ (5.10-3/1.10-3)2 + 1) - 0,5] = 4368 А

I2 = 9532 +4368 =13900 А

Скорость сварки : [3]

v = 0.06 . а/tц (2.18)

v = 0.06 . 3 /0,13 = 1,4 мм/с.

Режим работы машины: [3]

ПВ = tсв/ tц.100% (2.19)

ПВ = 0,08/0,13.100% = 62%

2.2 Выбор сварочного оборудования

На основании произведенных ранее расчетов, выбираем сварочную машину RTL - 81. [1]

Технические характеристики представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Технические характеристики [1]

Параметр	Значение
Усилие сжатия, Н	4700
Номинальная мощность, кВА	6.7
Скорость сварки м/мин	0,6-4,2
Габаритные размеры, мм	21008001450
Масса, кг	800
Вылет электродов, мм	800

3. ПРОЕКТИРОВАНЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

3.1 Общие требования, предъявляемые к приспособлениям

Механизация и автоматизация производственного процесса изготовления сварных изделий представляет собой одну из основных задач современного сварочного производства.

Сборочные операции при изготовлении сварных конструкций имеют целью обеспечение правильного взаимного расположения и закрепления деталей собираемого изделия. Наиболее рационально для сборки использовать прижимы.

Специальное сборочное приспособление позволяет улучшить качество сборки. Применение при этом пневматических прижимов значительно сокращает вспомогательное время, особенно если требуется зажать изделие одновременно в нескольких местах. Широкое применение получили пневматические прижимы, приводимые в действие сжатым воздухом малого давления ( 0,4 Мпа ).

Основными требованиями к сборочно-сварочным приспособлениям являются: [4]

- свободный доступ к детали

- обеспечение рациональной последовательности сборки

- обеспечение минимального числа кантовок изделия

- безопасность в работе

- прочность и жесткость приспособления

3.2 Описание сборочно-сварочного приспособления

В данном проекте спроектировано сборочно-сварочное приспособление для сварки обечайки поз.1 и лопастей поз.2.

Приспособление состоит из тележки поз. 2 с подставками поз. 3 на которых закреплены ролики поз. 1 и фиксаторы поз. 6. С помощью этих фиксаторов и пружинного зажима поз. 7 закрепляется в нужном положении регулировочная втулка поз. 4. (ФЮРА.000002.079.00.000.СБ Сборочный чертеж сборочно-сварочного приспособления)

Во время сварки движение изделия происходит за счет движения тележки перемещающейся вдоль консоли машины по рельсам и роликов.

В целом приспособление обеспечивает легкую установку и перемещение свариваемого изделия для оптимизации сварочного процесса.

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Типовой технологический процесс производства состоит из ряда основных операций: изготовление деталей; подготовка свариваемой поверхности; сборка; прихватка; сварка; правка и механическая обработка; антикоррозионная защита, контроль.

Заготовки из листа вырезают на гильотинных, дисковых, вибрационных ножницах. Формообразование деталей выполняют обычно холодной деформацией: штамповкой, гибкой.

Цель подготовки поверхности - удаление исходных толстых, неравномерных по свойствам поверхностных пленок. Подготовка поверхности включает в себя несколько последовательных операций: обезжиривание, удаление исходных пленок, пассивирование, нейтрализацию, промывку, сушку и контроль.

Обезжиривание служит для удаления загрязнений, масла, маркировочной краски протиркой растворителями либо в ваннах различного состава.

Удаление оксидных пленок - трудоемкая операция, т. к. оксиды химически связаны с металлом. Обычно их удаляют механической обработкой или химическим травлением.

Механическую подготовку проводят дробеструйной обработкой или металлическими щетками.

Химическое травление осуществляют в щелочных и кислотных растворах с различными добавками для регулирования скорости травления. Для стали 08кп применяют раствор, в состав которого входят Н2SO4 (200 г) НСI (10 г), KC (10 г), на 1 л воды при температуре 30 - 40 0С.

После травления идет нейтрализация, т. е. удаление с поверхности продуктов реакции. Для стали 08кп применяют раствор NaOH на 1 л воды при температуре 20 - 25 0С.

Качество подготовки поверхности оценивают визуально по сравнению с эталонными образцами. Поверхность деталей должна быть матовой или иметь равномерный металлический блеск.

Рисунок 4 Схема изготовления изделия

Технологический процесс состоит из следующих операций: комплектовочная, сборка деталей поз. 1 с восьмью деталями поз. 2, сварка швов до середины изделия, слесарная поворот изделия, сварка швов до конца, слесарная, контроль.

Схема обеспечивает технологичную и рациональную последовательность сборки и сварки изделия. На ее основе составляем пооперационную технологию, которая приведена в приложении.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ВРЕМЕНИ И ГОДОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

5.1 Расчет норм времени

Норма штучного времени для точечной сварки рассчитывается по формуле:[5]

Тш = (Т0 . L + tв)[1 + (аабс + аотд + ап - з /100)] (5.1)

где То - основное время, мин;

L - длина шва, м;

tв - вспомогательное время, мин (время на снятие, установку, перемещение во время сварки);

а=13,5% - для шовной сварки [5]

Операция 010

Т0= 0,65/0,084 = 7,74 мин

Тш = ( 7,74 + 0,8) . (1 + 13,5/100 ) = 9,69 мин

Вспомогательное время включает в себя следующие затраты:

Установка деталей в приспособление (Тв=0,8мин).

Операция 015

Т0= 7,74 мин

Тш = (7,74 + 0,03 + 0,02) . (1+ 13,5/100 ) = 8,84 мин

Вспомогательное время включает в себя следующие затраты:

Опускание верхнего ролика (Тв=0,03мин),

Включение и выключение машины (Тв=0,02мин).

Операция 020:

Т0= 7,74 мин

Тш = ( 7,74 + 0,09 ) . (1 + 13,5/100 ) = 8,89 мин

Вспомогательное время включает в себя следующие затраты:

Поворот детали (Тв=0,09мин).

Операция 025:

Тш = 7,74 мин

Тш = (7,74 + 0,03 + 0,02) . (1+ 13,5/100 ) = 8,84 мин

Вспомогательное время включает в себя следующие затраты:

Опускание верхнего ролика (Тв=0,03мин),

Включение и выключение машины (Тв=0,02мин).

Операция 030:

Тш = 7,74 мин

Тш = (7,74 + 0,074) . (1+ 13,5/100 ) = 6,68 мин

Вспомогательное время включает в себя следующие затраты:

Снятие детали с приспособления (Тв=0,074мин),

Таблица 5.1 Трудоемкость изготовления рефлектора

№ операции	Наименование	Тш, мин
005	Комплектовочная
010	Сборка	9,69
015	Сварка	8,84
020	Слесарная	8,89
025	Сварка	8,84
030	Слесарная	6,68
035	Контроль
	Итого	42,94

5.2 Определение производительности машины

Для определения программы выпуска (производительности машины) необходимо знать годовой фонд времени работы машины. Действительный годовой фонд времени контактной машины при двухсменной работе: [5]

Фд = 3810 ч в год.

Программа выпуска точечной машины составляет:

Нв = Тгод/Тш (5.2)

Программа выпуска шовной машины типа: RTL - 81 составляет:

Нв = 3810.60/42,94 ? 5361шт/год

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы по курсовому проекту мною для сварки рефлектора из стали 08кп с толщиной стенок 1мм была выбрана циклограмма с импульсно подачей тока и на ее основе были рассчитаны следующие режимы: Iсв = 9532 А, tсв = 0,08 с, tп = 0,05 с, Fсв=2200Н, v = 1,4 мм/с; в соответствии с полученными режимами подобрано сварочное оборудование: машина шовная типа RTL - 81, которая обеспечивает сварку на рассчитанных режимах; спроектировано сборочно-сварочное приспособление для операции 010 обеспечивающее подвод к зоне сварки и необходимые перемещение при сварки; на основе возможностей приспособления и оборудования разработан технологический процесс.

Таким образом, благодаря выбранному оборудованию, спроектированному приспособлению и разработанному технологическому процессу нормы штучного времени на изготовление изделия составляет: Тш =42,94 мин, что обеспечивает годовую производительность: Нв ? 5361 шт/год.

Итоги работы представлены в текстовом документе -- пояснительной записке и графической части курсового проекта.

Результатом проделанной работы явилось закрепление и упорядочение знаний по предмету " Технология и оборудование сварки давлением ".

ДОКЛАД

Темой курсового проекта является «Разработка технологии и оборудования контактной сварки рефлектора».

В результате выполнения работы были рассчитаны режимы сварки: величина тока Iсв=9,5кА, длительность сварочного тока tсв=0,08с, усилие электродов Fсв=2200Н. По данным режимам была выбрана машина шовной сварки RТL - 81.

Для повышения точности и производительности шовной сварки конструкции, улучшения условий труда было спроектировано сборочно-сварочное приспособление.

В данном проекте спроектировано сборочно-сварочное приспособление для сварки обечайки поз.1 и лопастей поз.2.

Приспособление состоит из тележки поз. 2 с подставками поз. 3 на которых закреплены ролики поз. 1 и фиксаторы поз. 6. С помощью этих фиксаторов и пружинного зажима поз. 7 закрепляется в нужном положении регулировочная втулка поз. 4.

Во время сварки движение изделия происходит за счет движения тележки перемещающейся вдоль консоли машины по рельсам и роликов.

В целом приспособление обеспечивает легкую установку и перемещение свариваемого изделия для оптимизации сварочного процесса.

Рассчитали нормы штучного времени - 42,94мин.

Производительность всего процесса изготовления изделия:

СПОСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Орлов Б. Д. Технология и оборудование контактной сварки. - М: Машиностроение , 1986 г. - 352с.

2.Китаев А.М. Китаев Я. А. Справочная книга сварщика. М: Машиностроение , 1985 г. - 256 с.

3.Крюков А. В. Расчет режимов точечной и шовной сварки. Методические указания на самостоятельную работу для студентов специальности 150202 по курсу « Технология и оборудование сварки давлением». - Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2005. - 13 с.

4. Крюков А. В. Приспособления для контактной сварки. Учебное пособие. - Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2006. - 41 с.

5. Крюков А. В. Технология и оборудование сварки давлением. Методические указания на курсовое проектирование по дисциплине « Технология и оборудование сварки давлением». - Юрга: ИПЛ ЮТИ ТПУ, 2006. - 30 с.

Размещено на Allbest.ru