,(5)

где Н_Э - расход электродной проволоки;

G_Э - расход электродной проволоки на единицу длины шва.

,(6)

где m_н - масса наплавленного металла;

k_р - коэффициент расхода электродной проволоки на угар и разбрызгивание.

Для сварки под флюсом k_р=1,02;

,(7)

где - плотность наплавленного металла, г/см³ (=7,8 г/см³);

F_Н - площадь наплавки, см².

Расход сварочной проволоки для соединения обечайки и днища определим по формулам (5,6,7). Проволока O3 Св-08Г2С ГОСТ 2246-70.

m_н1 = 7,8 *14,86 =115,9 г/см;

G_Э1 = 1,02 * 115,9 =118,2 г/см;

H_Э1 = 118,2 * 4,28 = 50,58 кг.

Рассчитаем расход сварочной проволоки для соединения днища с кольцом. Проволока диаметром 2 мм Св-08Г2С. Для сварки в среде защитных газов коэффициент расхода электродной проволоки на угар и разбрызгивание равен 1,03. Аналогично, по формулам (5), (6) и (7) определяем. Для шва №2:

m_н2 = 7,8 *2,1 = 16,38 г/см;

G_Э2 = 1,03 * 16,38 =16,87 г/см;

H_Э2 = 16,87 * 3,39 = 5,72 кг.

Для шва №3:

m_н3 = 7,8 *1,25 = 9,75 г/см;

G_Э3 = 1,03 * 9,75 =10,04 г/см;

H_Э3 = 10,04 * 3,39 = 3,4 кг.

Расход сварочной проволоки при приварке проушины составит:

m_н4 = 7,8 *1,4 = 10,92 г/см;

G_Э4 = 1,03 * 10,92 =11,25 г/см;

H_Э4 = 11,25 * 30,2 = 0,34 кг.

Общий расход сварочной проволоки будет составлять:

Н_Э = 50,58+5,2+3,4+0,34*2= 59,9 (кг).

Нормирование расхода защитного газа.

Расход защитного газа определяется по формуле: /33/

Н_Г =Q_Г*L + Q_ДОП ,(8)

где: Q_Г - удельная норма расхода газа;

Q_ДОП - дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции.

Удельная норма расхода газа определяется по рекомендации работы [4]:

Q_Г = g_Г*t_o,(9)

где: g_Г - оптимальный расход газа по ротаметру, g_Г = 9 л/мин;

t_o - основное время сварки.

Основное время сварки определим по формуле:

t_o = (60/V_св)*n(10)

где n - количество проходов.

Согласно рекомендациям [4] имеем:

Q_ДОП = 0,5 л

Операция 010 - расход газа для таврового шва Т1:

T_о = 4,15 мин, L = 0,302 м

Q_г=9 4,15 = 37,35 л/мин

Н_г=2 37,35 0,302 + 0,5 = 23,06 л

Операция 020 - расход газа для соединения днища с кольцом, сварной шов №3:

T_о = 14,8 мин, L = 3,39 м

Q_г=9 14,8 = 133,2 л/мин

Н_г = 133,2 3,39 + 0,5 = 452,05 л

Операция 030 - расход газа для соединения днища с кольцом, сварной шов №2.

T_о = 28,48 мин, L = 3,39 м

Q_г = 9 28,48 = 256,32 л/мин

Н_г = 256,32 3,39 + 0,5 = 869,42 л

Операция 040 - расход газа для прихватки днища и обечайки:

T_о = 15,8 мин, L = 4,28 м

Q_г = 9 15,8 = 142,2 л/мин

Н_г = 142,2 4,28 + 0,5 = 609,1 л

Общий расход газа на изделие:

H_Г = 23,06 + 452,05 + 869,42 + 609,1= 1953,63 л.

Нормирование расхода флюса.

Расход флюса определяется по формуле:

где к_ф - коэффициент, выражающий отношение массы израсходванного флюса к массе сварочной проволоки и зависящий от типа сварного соединения и способа сварки. В рассматриваемом случае по [9] равен 1,3.

Следовательно:

Н_ф=1,3·50,58=65,75 кг.

Нормирование расхода технологической электроэнергии.

Определяется расход электроэнергии в зависимости от способа сварки и рассчитывается на 1кг наплавленного металла по формуле [4]:

, (11)

где: U_Д - напряжение на дуге, В;

- кпд установки;

k_и - коэффициент, учитывающий время горения дуги в общем времени сварки для аргонно-дуговой сварки плавящимся электродом;

_Н = 12,3 г/Ач - коэффициент наплавки для автоматической сварки многопроходного шва.

Расход электроэнергии рассчитывается на 1кг наплавленного металла по формуле (11):

5,3 кВт·ч/кг

Тогда расход энергии на сварку кольцевого шва составит:

Q_ЭЛ = 5,3*50,58=268,07 кВт·ч

Расход энергии на приварку проушин составит:

Q_ЭЛ = 5,3*(0,34*2)=3,6 кВт·ч

Расход энергии на приварку днища и кольца составит:

- для внутреннего шва №3:

Q_ЭЛ = 5,3*3,4=18,02 кВт·ч

- для наружнего шва № 2:

Q_ЭЛ = 5,3*5,72=30,32 кВт·ч

Расход энергии на изделие в целом составит:

Q_ЭЛ = 268,07+3,6+18,02+30,32=320,01 кВт·ч

5.7.4 Оформление технической документации

На сборочно-сварочные операции изготовления днища шиберной задвижки разработан комплект документов технологического процесса сборки-сварки.

Он содержит в себе карты эскизов на операции, а также маршрутные и операционные карты.

Технологический процесс оформлен на бланках в соответствии с ГОСТ 3.1118-82. В нём описано содержание работ на рабочих местах при сборке и сварке изделия.

Указаны режимы сварки, пооперационный расход сварочной проволоки и защитного газа, а также время на выполнение каждой операции. Числовые значения приведены в соответствии с расчётными данными. Описаны также и вспомогательные операции.

6 Разработка установки для автоматической сварки кольцевого шва в углекислом газе

6.1 Патентно-информационный обзор

6.1.1 Патентный обзор

ЗАДАНИЕ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА

Тема дипломного проекта: СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ - СВАРКИ ДНИЩА ШИБЕРНОЙ ЗАДВИЖКИ МА 11103-1000Ф С РАЗРАБОТКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВОГО ШВА.

2. Задачи патентного исследования:

Анализ установок для сварки кольцевого шва и их аналогов для сварки в углекислом газе.

3. Краткое содержание работы:

Выявление аналогов установок для автоматической сварки кольцевых швов в защитных газах.

4. Срок исполнения: 1993 - 2001 г.

5. Отчетный документ: Справка-отчет о патентном исследовании.

РЕГЛАМЕНТ ПОИСКА

Тема дипломного проекта:

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ-СВАРКИ ДНИЩА ЩИБЕРНОЙ ЗАДВИЖКИ МА 11103-1000Ф С РАЗРАБОТКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВОГО ШВА.

Дата начала и окончания поиска: 1993 - 2001 гг.

Таблица 7.1. - Регламент поиска

Предмет поиска	Цель поиска	Индекс страны	Ротроспекция поиска	Страна поиска	Источники
Установка для сварки кольцевых швов деталей средней толщины	Анализ установок для сварки кольцевых швов деталей средней толщины		1993 - 2001	Япония, Россия, Австралия	РЖ Сварка

Подпись руководителя ________________

Подпись студента _________________

СПРАВКА-ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ

1. Тема дипломного проекта:

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ-СВАРКИ ДНИЩА ЩИБЕРНОЙ ЗАДВИЖКИ МА 11103-1000Ф С РАЗРАБОТКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВОГО ШВА.

2. Дата начала и окончания поиска: 1993 - 2001 гг.

Таблица 7.4 - Справка-отчет о патентом поиске

Предмет поиска	Страна, выдававшая охранный документ МКИ(НКИ)	Заявитель-страна, № заявки, дата приоритета, дата публикации решения	Сущность заявлений технических решений
Установка для сварки кольцевых швов конструкций средней толщины	Япония Россия Австралия	Япония №-2-150868. Заяв. 9.6.90. Опубл. 17.2.92. Россия №-485372/0. Заяв. 24.7.90. Опубл. 30.7.94. Австралия №-48650/93. Заяв. 28.9. 93. Опубл. 9.3.95.	Предложена установка для непрерывной сварки кольцевых швов с предварительно состыкованными кромками. Она оснащена: кинокамерой, установленной перед сварочной горелкой; устройством для выявления кромок обечайки; устройством для корректировки положения сварочной горелки в соответствии с расположением стыкуемых кромок. Предложена установка, содержащая горелку, тележку с упорными колёсами, механизм перемещения тележки и механизм ориентирования горелки относительно стыка. Для повышения точности копирования стыка обечайки упорные колеса снабжены шинами, свободно установленными с возможностью поворота на колесах. Предложена установка для приварки кольцевым швом крышки и днища к обечайке, снабженная для поддува защитного газа под корень шва, имеющим вид радиальной трубки, получающей газ по шлангу от баллона. От свободного конца трубки отходит рассеиватель в виде трубки, располагающийся, примерно, параллельно окружности обечайки и выпускающий газ на ее внутреннюю поверхность в зоне шва. Горелка и радиальная трубка подачи газа с рассеивателем в фиксированном относительном положении синхронно перемещаются вдоль шва при сварки вращающейся обечайки.

Продолжение таблицы 7.2

Предмет поиска	Страна, выдававшая охранный документ МКИ(НКИ)	Заявитель-страна, № заявки, дата приоритета, дата публикации решения	Сущность заявлений технических решений
Установка для сварки кольцевых швов конструкций средней толщины	СССР МКИ В17Д7/93	СССР, Заявл. 14.12.91, №567890/21-07 опубл. В БИ 1995 №5	Предложена конструкция оправки для автоматической сварке кольцевых швов обечаек. Зажим деталей осуществляется пневмоприводом. На одной оси расположены привод поворота и зажимное устройство. Пневмоцилиндр располагается внизу машины и через систему рычагов осуществляет зажим свариваемой сборки. В зависимости от подачи сжатого воздуха в одну или другую камеры цилиндра прижим будет осуществлять зажатие или разжатие свариваемой сборки.
	СССР МКИ2 С21Д1/78	СССР, Заявл. 22.07.89, №3625765/22-02 опубл. В БИ 1991 №37	Предложена установка для автоматической сварки кольцевых швов. Для повышения качества шва опора снимает изделие с конвейера, при помощи пневмоцилиндра поворачивает вал с рычагами. Рычаги воздействуют на горелку и подводят ее в зону сварки, благодаря чему горелка ориентируется относительно стыка.

Подпись студента _________________________

6.1.2 Информационный обзор

С технико-экономической точки зрения использование автоматической сварки для сварки кольцевых стыковых соединений оправдано в условиях серийного производства.

В работе /17/ предложена полуавтоматическая установка для сборки и сварки кольцевого стыка обечайки с днищем. Установка обеспечивает сборку и сварку кольцевого стыка на разных позициях. Оператор ориентирует обечайку на оправке и зажимает ее вакуумным прижимами. Затем на операцию подается днище, доводятся до упора с обечайкой, накладываются верхние съемные технологические обечайки, сборка фиксируется. Операция сборки закончена, планшайба поворачивается на позицию сварки. Точная установка стыка под сварочную головку обеспечивается конусным фиксатором. Далее осуществляется сварки, после чего фиксатор отводят, планшайба поворачивается, обечайка поступает на позицию съема.

В работе [18] предлагается установка для сварки кольцевых стыков тонкостенных сосудов, в которой на роликовый стенд подают краном две обечайки. Одну опору гидроцилиндра закрепляют на первой обечайке, после этого торцовый гидроцилиндр подвигает вторую обечайку к первой и устанавливает требуемый зазор в стыке, выравнивают зазор и ставят прихватку. Однако, как показала практика, это не дает существенных положительных результатов. Этот метод целесообразен в сочетании с другими мероприятиями.

На базовом предприятии в наличии имеется полуавтомат для сварки швов в углекислом газе. Эта полуавтоматы на настоящий момент используются крайне редко. Это связано с тем, что в связи с изменением конструкции шиберной задвижки, изменились требования по качеству сварки. Качество сварки автоматом выше качества механизированной сварки. Поэтому для полного использования имеющихся на предприятии основных фондов необходимо разработать установку для автоматической сварки кольца и днища шиберной задвижки в углекислом газе.

6.1.3 Выводы по патентно-информационному обзору

1. Использовать в качестве базового варианта установку для сварки кольцевых швов под флюсом какого изделия, имеющуюся на базовом предприятии ОАО "Тяжпромарматура".

2. Оснастить базовую установку следующими основными механизмами, имеющимися в конструкциях аналогов машин для сварки кольцевых швов в углекислом газе:

· механическим механизмом зажатия деталей;

· сварочным автоматом для сварки в углекислом газе;

· манипулятором. (считайте, что модель его выбирали сами, с завода взяли только аналог компоновки)

3. В качестве источника питания будем использовать выпрямитель типа ВДУ-1250.

4. Для базирования и фиксирования изделия используем трехкулачный самоцентрирующий патрон Т-94. Это Вы выберете потом

6.2 Исходные данные для проектирования

Программа выпуска шиберных задвижек составляет 2500 шт./год. На третьем рабочем месте (операция 030) осуществляется сварка днища поз. 3 с кольцом поз.1 кольцевым швом в среде защитного газа. На базовом предприятии на данной операции использовали полуавтомат. Но, учитывая тот факт, что данный узел является ответственным, к нему предъявляются повышенные требования по качеству. Для его выполнения требуется высокая квалификация. Кроме того, шов выполнен по замкнутому контуру в два прохода. Его длина составляет 3,39 м. Поэтому его целесообразно сварить в автоматическом режиме. Проведенный патентно-информационный обзор позволил выявить некоторые конструктивные особенности проектируемой установки. С учётом вышеперечисленного приводим техническое задание на проектирование установки для автоматической сварки кольцевого шва днища.

Техническое задание

на проектирование установки для автоматической сварки кольцевого шва днища.

1. Спроектировать установку для автоматической сварки кольцевого шва днища.

2. Назначение установки: установку предназначена для автоматической сварки кольцевого шва днища поз. 3 с кольцом поз. 1.

3. Привод зажимных устройств: механический.

4. Привод поворота изделия: электромеханический.

5. Время сборки и сварки на установке: 37 минут.

6. Условия подачи деталей на установку и выдачи изделия: с помощью мостового крана.

7. Уровень механизации - установка автоматическая.

8. Технические характеристики оборудования, с которым будет работать установка.

9. Эргономические требования:

расположение основных узлов установки должно быть выполнено с учетом удобств обслуживания рабочим;

органы управления должны быть расположены в пределах досягаемости;

приборы контроля и свариваемое изделие должны находиться в рабочей зоне.

Кроме того, к техническому заданию прилагается:

· сборочный чертеж установки для сварки кольцевого шва днища (базового предприятия ОАО "Тяжпромарматура")

· технологический процесс изготовления днища и сборочный чертеж ДП. 630691.05.01.00.000СБ.

6.3 Проектирование технологической оснастки для сборочно-сварочных операций

6.3.1 Исходные данные для проектирования оснастки

Программа выпуска днища шиберной задвижки составляет 2500 шт/год. В проекте требуется усовершенствовать приспособление, использующееся для данной операции на базовом предприятии с целью выполнения технологических размеров в пределах указанных на чертеже ДП.630691.05.01.00.000СБ Это приспособление используется для первоначальной сборки-сварки днища шиберной задвижки (операция 030).

С учётом вышеперечисленного приводим техническое задание на проектирование приспособления.

Техническое задание

на проектирование приспособления для сборки днища шиберной задвижки.

Спроектировать приспособление для сварки днища шиберной задвижки.

Назначение приспособления: приспособление предназначено для сварки сборочной единицы "Днище с кольцом".

Привод зажимных устройств: ручной.

Время сборки и сварки в приспособлении: не более 37 минут.

Условия подачи деталей к приспособлению и выдачи изделия осуществляется мостовыми кранами.

Уровень механизации - приспособление неповоротное. Поворот в удобное положение для сварки осуществляется манипулятором сварочным горизонтальным модели Т-25М. Приспособление закрепляется на планшайбе манипулятора, поэтому конструкцию основания приспособления необходимо согласовать с размерами планшайб и предусмотреть элементы крепления.

Технические характеристики оборудования, с которым будет работать приспособление.

Таблица 6.1 - Техническая характеристика манипулятора сварочного горизонтального модели Т-25М [16]

Характеристика	Значение
Скорость сварки швов, м/ч	20-60
Скорость вращения планшайбы, об/мин	0,139-0,665
Угол наклона планшайбы, град.	90
Размеры сварных изделий, мм и вес их в кг -наружный диаметр -внутренный диаметр -высота -вес	270-1500 250-1400 до 1500 до 5000

Эргономические требования:

- расположение основных узлов приспособления должно быть выполнено с учетом удобств обслуживания рабочим;

- органы управления должны быть расположены в пределах досягаемости;

- приборы контроля и свариваемое изделие должны находиться в рабочей зоне;

- учитывая габариты днища и его вес на приспособлении должен работать один человек.

Кроме того, к техническому заданию прилагается технологический процесс изготовления днища шиберной задвижки и сборочный чертеж.

6.3.2 Проектирование компоновочной схемы приспособления

На основании технического задание на проектирование и технологического процесса разрабатывается последовательность базирования и закрепления деталей с учетом ГОСТ 31157-81. При базировании будем использовать правило шести точек. Чтобы придать детали более определенное положение в приспособлении, необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, лишающих деталь всех степеней свободы. Согласно технологическому процессу (схем базирования) детали лишаются шести степеней свободы следующим образом:

- установка днища на плоскость (3 степени свободы);

- центрирование и зажим внутри кулачками (3 степени свободы).

На сборку-сварку в данном приспособлении поступают следующие детали: днище поз. 3 и кольцо поз. 1.

Для установки днища используем патрон. На планшайбе манипулятора необходимо предусмотреть отверстия для крепления патрона. Фиксирование днища в приспособлении осуществляется самоцентрирующими кулачками.

Габаритные размеры приспособления предварительно назначены по размерам цилиндра. Схема компоновки приспособления приведена на рисунке 6.1.

Допуски на размеры конструктивных элементов назначены по 12-му квалитету точности.

Допуски на размеры расположений установочных элементов назначены в 2..3 раза больше высокого класса точности, нежели допуски на соответствующие конструкторские размеры, выдерживаемые при сварке.

Свободные размеры обработанных поверхностей назначены по 14-му квалитету точности.

Шероховатость обрабатываемых поверхностей конструктивных элементов приспособлений назначены в соответствии с квалитетами точности их изготовления.

Размеры, допуски на размеры, посадки даны на чертеже ДП.630681.05.02.00.000СБ.

6.3.3 Проектирование конструктивных элементов приспособления

В качестве основания приспособление будем использовать планшайбу. На диске крепятся последующие составные части приспособления (см. ДП 630681.05.02.00.000 СБ). Кулачки для фиксации днища представляют собой сменную часть приспособления. Принцип их работы - механический. Крепление кулачков с диском осуществляется через направляющие, которые в свою очередь соединяются через крепежные болты. Крепление самоцентрирующего патрона к манипулятору осуществляется при помощи шести болтов поз.1. Для этого в планшайбе манипулятора предусмотрены отверстия с резьбой, в которые вкручивают болты.

Технические характеристики патрона Т-94 представлены в таблице 6.6

Таблица 6.6

Наименование	Норма
Максимальный вес свариваемых изделий, кг	3000
Диаметр зажимаемых изделий, мм	300-1500
Габаритные размеры патрона, мм: диаметр высота	1500 250

6.3.4 Описание устройства и работы приспособления

Приспособление для сборки-сварки днища шиберной задвижки (ДП 630691.05.02.00.000.СБ) состоит из следующих основных элементов:

Болт поз. 1;

Шайба поз.2;

Трехкулачный самоцентрирующий патрон.

Работа на приспособлении осуществляется следующим образом:

- планшайба манипулятора устанавливается в нерабочее положение;

- предварительно прихваченная сборочная единица "Днище с кольцом" устанавливается вертикально на патрон;

- при помощи съемной рукояти производится вращение центральной конической шестерни, которая в свою очередь передает движение кулачкам;

- закрепив сборочную единицу в патроне, планшайбу устанавливают в рабочее положение, т.е. поворачивают на угол 90°;

- производят сварку сборочной единицы;

- возвращают приспособление в исходное положение;

- расфиксируют приспособление, снимают изделие и укладывают на складское место.

6.4 Проектирование компоновочной схемы установки

(Исходя из того, что мы полностью выбрали??? установку (так как на предприятии использовались полуавтомат, а мы выбрали автомат), то рассмотрим взаимное размещение выбранной колонны и сварочного автомата). Убрать. Здесь необходимо писать: за аналог компоновки установки прията базовая модель, используемая на ОАО … для сварки…изделия. Поэтому, намечаем общую компоновку нашей установки. Автомат поз. 2 закрепляется на консоли колонны поз. 1, на которой имеется специальная тележка, перемещающаяся по направляющим и служащая для перемещения сварочного автомата. На манипуляторе поз. 3 размещаем приспособление поз.4, которое крепится на манипуляторе с помощью болтов. Зажим днища поз. 5 осуществляется с помощью кулачков. Зажим деталей и поворот осуществляется по одной оси.

После того, как изделие закрепляется в приспособление и устанавливается с помощью манипулятора в рабочее положение, производится ориентация сварочной головки относительно стыка.

6.5 Проектирование конструктивных элементов установки

Анализируя базовые сборочные чертежи можно сделать следующие выводы:

Так как на базовом предприятии детали поз.1 и 3 сваривались в полуавтоматическом режиме, то конструкцию установки полностью разрабатываем. Выбираем установку для автоматической сварки типа ПК-2, сварочный автомат АД-231 и выпрямитель ВДУ-1250. Манипулятор оставляем заводской Т-25М.

С учетом всего вышесказанного в качестве конструктивных элементов установки выбираем следующие узлы и механизмы:

Технические характеристики оборудования: на операции используется установка ПК-2, источник питания ВДУ-1250 и сварочный автомат АД-231, технические характеристики которых представлены в таблицах 6.7, 6.8 и 6.9.

Таблица 6.7-Технические характеристики сварочной колонны типа ПК-2

Наименование	Норма
Вылет консольной балки от оси колонны до оси электрода, мм: максимальный минимальный	2600 1000
Высота уровня сварки, мм: максимальный минимальный	2300 800
Угол поворота колонны, °	360
Скорость подъёма/опускания консоли, мм/мин	2000
Габаритные размеры, мм:	3500?1000?4500
Масса, кг:	2200

Таблица6.8-Технические характеристики сварочного автомата АД-231

Наименование	Норма
Номинальное напряжение, В	380
Частота, Гц	50
Номинальный ток наплавки, А	1250
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч	23 - 230
Угол наклона мундштука, градусов в пределах	±30
Масса автомата, кг	310
Скорость перемещения наплавочной головки, м/ч	61

Таблица 6.9-Технические характеристики сварочного выпрямителя ВДУ-1250

Наименование	Норма
Первичная мощность, не более, кВА	75
Первичный ток, при номинальной нагрузке,не5 более, А	110
Номинальный сварочный ток, А	1250
Пределы регулирования сварочного тока, А	250-1250
Номинальная продолжительность работы, ПВ, %	100
Номинальное рабочее напряжение, В	44
Пределы регулирования рабочего напряжения, В	24-44
Напряжение холостого хода, не более, В	55
КПД, %, не менее	83
Охлаждение	Воздушно-принудительное
Габаритные размеры, мм, не более	790?600?1410
Масса, кг, не более	520

В качестве привода поворота изделия выбираем манипулятор Т-25М [34].

Технические характеристики которого представлены в таблице 6.1

Прежде всего, необходимо сбазировать узел, подлежащий сварке на этом рабочем месте. Здесь свариваются кольцевым швом две детали: днище поз. 3 и кольцо поз.1.

Поворотная колонна ПК-2 предназначена для автоматической сварки кольцевых швов диаметром 600-2000 мм. Она состоит из неподвижного основания, поворотной части и подъемного механизма. В состав поворотной части входят: колонна, каретка и консольная балка, на которой крепится сварочный автомат.

Сварочный автомат АД-231 для дуговой наплавки открытой дугой и под флюсом предназначен для выполнения широкого круга наплавочных и сварочных работ различными электродами на постоянном токе. Используется автомат при наплавке тел вращения, а также плоских деталей и изделий сложной формы. Самоходная тележка служит для сообщения автомату рабочей и маршевой скоростей.

6.6 Описание устройства и работы установки

Установка для автоматической сварки кольцевого шва днища работает на операции 030. Установка предназначена для сварки нестандартных кольцевых швов в автоматическом режиме соединений днища поз. 3 с кольцом поз.1 днища шиберной задвижки.

Установка состоит из следующих основных узлов и деталей:

Колонны поз. 1;

Манипулятора Т-25М поз. 3;

Самоцентрирующего патрона поз. 4;

Автомата сварочного АД-231 поз. 2;

Источник питания ВДУ-1250 и блок управления подающим механизмом укомплектовывают установку, но размещаются отдельно.

Работа на установке осуществляется в следующей последовательности:

1) установить сборочную единицу" Днище с кольцом" на приспособление;

2) отцентрировать и зафиксировать положение сборки кулачками;

3) наклонить планшайбу под углом 90?;

4) включить сварочную головку и осуществить сварку нестандартного кольцевого шва с внешней стороны;

5) после поворота изделия на 360⁰ концевой выключатель выключит сварочную головку;

6) зачистить шов от шлака и брызг металла;

7) повторить переходы 4-6 1 раз (для сварки нестандартного шва в 2 прохода);

8) зачистить шов от шлака и брызг металла;

9) отключить привод поворота;

10) отвести кулачки, расфиксировать сборку;

11) снять сборку с приспособления и уложить на складское место.

7. Организация и проектирование сборочно-сварочного участка

7.1 Расчет потребного количества оборудования, рабочих мест и состава работающих

Требуемое количество оборудования по операциям рассчитывается по формуле:

,(9.1)

где - такт потока, который определяется по формуле :

,(9.2)

где F_д - действительный годовой фонд работы оборудования;

F_д =3935ч - для сварочного оборудования и двухсменного графика работы [14]; N= 2500 шт/год - годовая программа выпуска.

ф = 3935·60/2500=94.4(мин/шт.)

Определяем требуемое количество оборудования на первую операцию:

Требуемое количество оборудования рассчитывается по операциям исходя из зависимостей:

, (шт.)

Расчетное количество оборудования округляется до большого ближайшего целого числа;

(шт.)

Допускается 10 % перегрузка оборудования с последующей корректировкой штучного времени. В этом случае округляется в меньшую сторону.

Т _ШТ1 = 42.1 мин; С _Р1 = 42.1/94.4 = 0.45 шт; С _ПР1 = 1 шт;

Т _ШТ2 = 36.11 мин; С _Р21 = 36.11/94.4 = 0.38 шт; С _ПР2 = 1 шт;

Т _ШТ3 = 364.58 мин; С _Р3 = 364.58/94.4 = 3.86 шт; С _ПР3 = 4 шт;

Загрузка оборудования по операциям и всей линии характеризуется коэффициентами

(9.3)

К _З1 = (0.45/1)·100% =45%

К _З2 = (0.38/1)·100% = 38%

К _З3 = (3.86/4)·100% = 97%

Загрузка оборудования по операциям и всей линии характеризуется коэффициентами

(9.4)

где - количество операций технологического процесса

К _ЗЛ =((0.45+0.38+3.86)/6)·100% = 78%

Выбираем период оборота линии равным одной смене.

Время работы на операции для выполнения сменной программы определяется по формуле:

T_i = C_piq,(7.4)

где q - продолжительность смены, час.

Тогда время работы оборудования по операциям составит:

T₁ = 0.45·8=3.6 час; T₂ = 0.38·8=3.04 час; T₃ = 3.86·8=30.88 час;

На основании расчетных данных строятся график работы оборудования и регламентации труда рабочих (таблица 7.2).

Таблица 7.2 - График работы оборудования

Номер операции	CПР	% загрузки	Rопр	Продолжительность смены, час
				1	2	3	4	5	6	7	8
1	1	45	1
2	1	38	1
3	4	97	4

Учитывая загрузку каждого рабочего места, принимаем количество основных рабочих равным количеству рабочих мест по операциям, то есть

Р_осн=6 чел (в одну смену)

7.2 Транспортная часть

Выбор вида и типа внутрицехового транспорта производим в соответствии с технологическим процессом и средствами механизации проектируемого участка, в зависимости от количества и рода перевозимых грузов.

Устанавливаем типы грузов на участке, подлежащих транспортировке, как с заготовительного участка, так и непосредственно по сборочно-сварочному:

мелкие грузы: проушина;

крупные грузы: кольцо, днище, обечайка.

В качестве общецехового и межоперационного транспорта, обеспечивающего связь между отдельными участками, цеховыми складами будем использовать электромостовой кран грузоподъемностью 10 т. Перемещение крупных грузов производится в контейнерах или непосредственно строповкой.

Перемещение мелких грузов к месту сборки-сварки производится в таре 1200800900мм.

Схема грузового потока сборки и сварки основания - прямоточная.

Подъемно-транспортное оборудование, исходя из требований техники безопасности, должно удовлетворять требованиям ГОСТ 12.2.003-74.

Соблюдение мест нахождения погрузочно-разгрузочных работ и мест складирования, согласно планировке участка, обязательно.

7.3 Энергетическая часть

Для выполнения сварочных работ на участок сборки-сварки днища шиберной задвижки подается углекислый газ. Он поступает на участок централизовано по газопроводам. Газопроводы проложены вдоль стен с разводкой по рабочим местам. В проходах и проездах участка газопровод укладывается в каналах и засыпается песком. Поставляется углекислый газ в изотермических цистернах ПЖУ-3.0-2.0. Для перераспределения газа используется газификатор УГ-200М, производительностью 200 кт/ч. Цистерна и газификатор располагаются вне здания цеха и имеют специальное ограждение. Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050-85. Все трубопроводы окрашены следующим образом: вода-зеленый; газ-желтый.

Для защиты от поражения электрическим током корпуса энергоподающей аппаратуры, трубопроводы, потребители энергии должны быть заземлены. Элементы сварочной цепи, отрезки кабелей при наращивании должны быть соединены разъемными соединительными муфтами. Кабели сварочных цепей должны быть изолированы по всей длине и защищены от механических повреждений, для чего их помещают в металлические трубы.

7.4 Планировка участка

С учетом программы выпуска днища шиберной задвижки, разработанного технологического процесса, маршрутной схемы, максимального применения средств механизации устанавливаем оптимальную форму организации производства - волновая линия.

Намечаем общую компоновку участка с учетом общих размеров оборудования и оснастки, определяем схему размещения рабочих. Оборудование размещаем на основании действующих норм проектирования цехов и требований техники безопасности. Устанавливаем проезды, проходы, складские места.

Рассчитываем требуемую высоту пролёта. Высоту пролёта будем определять с учетом наличия верхнего транспорта (мостовых кранов) по формуле [14]:

,(7.7)

где H_пр- высота от пола до уровня поверхности головки рельса подкрановых путей, м;

h₁ = 4,9 м - высота наибольшего оборудования;

h₂ = 2,35 м - расстояние от уровня поверхности головки рельса подкрановых путей до наиболее низкой точки подъема крюка в его наиболее высоком положении;

h₃ = 1,0 м - расстояние от крюка до изделия;

h₄ = 1,2 м - высота изделия контейнера с заготовкой;

h₅ = 0,5-1,0 м - расстояние между изделием и высшей точкой оборудования.

H_пр = 4,9+2,35+1,0+1,2+0,5=9,95 м.

Принимаем H_пр = 10,25 м согласно норм проектирования [9].

Тогда высота пролета цеха от пола до нижнего уровня стропил:

H_ц = H_пр + h₆ + h₇,(7.8)

где h₆ = 1,75 м - расстояние от уровня поверхности головки рельса до наивысшей точки крановой тележки;

h₇ = 0,6-1,2 м - расстояние от наивысшей точки крановой тележки до нижнего пояса стропил.

H_ц = 10,25 + 1.75+0.6 = 12,6 м.

Принимаем H_ц = 12.6 м [9] при ширине пролета 18 м и шаге колонн 12м.

При соблюдении санитарных норм для промышленных предприятий на каждого работающего должно приходится не менее 15 м³ производственной площади участка.

Производственная площадь участка составит: Sуч = 216 м²

Объем помещения составит:V_П = 216?12.6 = 2721 м³

Число работающих на участке - 6 человек. Следовательно, на каждого работающего производственной площади приходится:

S_П = 2721/6 =453 м³,

что значительно выше требуемых норм.

Технологический план расположения оборудования на участке вычерчивается на листе графической части проекта. Расстояния между оборудованием, между рабочими местами и колоннами и т.д. установлены в соответствии с нормами технического проектирования. Участок представляет собой одноэтажное здание. Подача деталей из заготовительного цеха будет осуществляться с помощью мостовых кранов. Каждое рабочее место оснащается складским местом для оснащения комплектующих и сборочных единиц. Расстояние между складским местом и оборудованием 1 м. Расстояние между боковыми сторонами оборудования 1 м. Расстояние между колонной и боковой, торцевой сторонами оборудования 1.2 м. Складские места комплектующих деталей расположены вдоль проезда с учетом удобств подвоза комплектующих. Складские места сваренных сборок располагаются непосредственно с боку оборудования. В конце расположено складское место готовой продукции.

Размеры мест складирования определяем по размерам тары и габаритам изделия.

7.5 Строительная часть

Здание сборочно-сварочного цеха, куда входит участок сборки- сварки днища, имеет прямоугольную форму, состоит из типовых унифицированных секций с размерами в плане 14472м сеткой колонн 18 м (ширина пролета)12 м (шаг колонн). Как правило, для сборочно-сварочных участков принимают одноэтажные здания.

В соответствии с правилами техники безопасности полы на сварочном участке изготавливаются из торцовой шашки с водонепроницаемым и несгораемым покрытием. Рекомендуемая нагрузка 3 т/м².

Установки для автоматической сварки и манипулятор крепится к фундаменту фундаментными болтами. Другие приспособления и полуавтоматы устанавливаются на полу и дополнительного крепления не требуют.

По рекомендации [25] выбираем проемы в стенах: ворота шириной 3.6м и высотой 3.6м (типовая конструкция серии 1.453-3); дверные проемы 1.12.3м по гост 6629-64.

Для безопасности движения работающих и удобства транспортирования грузов в цеху предусмотрены раздельные вход (въезд) и выход (выезд) для людей и транспорта. Двери и ворота открываются наружу, исходя из мер пожарной безопасности. На случай пожара в здании цеха оборудуются дополнительные эвакуационные выходы.

Для уменьшения вредного влияния дуги, во избежание ожогов глаз и для снижения контраста между дугой и окружающими предметами, интерьер помещения, оборудование участка окрашивается в светлые тона с диффузным отражением света; применяются цинковые и титановые белила для поглощения ультрафиолетового излучения.

Въездные ворота цеха оборудуются воздушно-тепловыми завесами, предотвращающими в холодное время года поступление холодного воздуха в помещение.

Согласно строительным нормам на участке сборки и сварки основания должна быть установлена вытяжная вентиляция, состоящая из местных отсосов и общеобменная приточно-вытяжная из верхней зоны.

Вспомогательные помещения размещаются в пристройках к производственным и имеют сообщение с последним. Высота таких помещений не менее 3 м.

7.6 Организационно-экономическая часть

7.6.1 Расчет капитальных затрат

Стоимость здания рассчитывается по формуле:

C_зд = S_плЦ_{зд ,} (7.6)

где S_пл= 216 м²-площадь здания;

Ц_зд=900 руб/м²- стоимость 1м² здания производственной площади в здании промышленного назначения из сборного железобетона.

C_зд= 216900=194400 руб

Стоимость оборудования и транспортных средств, а также их амортизация рассчитаны и показаны в табл.8

Стоимость оборудования выбрана по прайс-листам фирм, реализующих сварочное оборудование и заводов-производителей, а также данным ОАО "Тяжпромарматура".

Транспортные расходы составляют 10% от оптовой цены, расходы на монтаж 5% от оптовой цены.

Приспособление и автоматические установки разрабатываются и изготавливаются непосредственно на предприятии. Стоимость их принята по данным ОАО "Тяжпромарматура" для аналогичного выпускаемого на предприятии изделия. В состав установки входят автомат и выпрямитель, стоимостью 120000 руб. по прайс-листам. Добавочную стоимость принимаем, включая стоимость разрабатываемой оснастки.

Стоимость инструмента и оснастки принимается в пределах 10-15% от стоимости оборудования:

С_{инстр.осн.}=0.1С_об = 2672.3 руб (7.7)

Стоимость инвентаря:

С_инв=0.02С_об = 0.02•2672300=53446 руб

Стоимость основных фондов:

С_осн.ф = С_зд+ С_{пр об} +С_{всп об} + С_{инс присп} + С_{пр-хоз инв} (7.8)

С_осн.ф =194400+2672300+267230+53446=3187376 руб

Амортизация основных фондов:

А_осн.ф =А_зд+ А_{пр об} +А_{всп об} + А_{инс присп} + А_{пр-хоз инв}(7.9)

Амортизация оборудования определяется по формуле:

А_об = С_б•n / 100,(7.10)

где С_б - балансовая стоимость оборудования;

n - норма амортизации.

А_зд=0.02 С_зд (7.11)

А_зд=0.02•194400=3888 руб

А_{инст.присп}=0.15 С_{инстр.присп} =0.15• 267230=40084.5 руб

А_инв=0.1 С_ин =0.1•53446 =5344.6 руб

А_осн.ф=3888+201810+40084.5+5344.6= 251127.1 руб

Таблица 7.1- Стоимость и амортизация основных фондов участка

Наименование	Количество	Стоимость 1шт, тыс. руб.	Баланс. стоим. обор., тыс. руб.	Амортизация
		Оптовая цена	Транспортные расх.	Расх. на монтаж	Балансовая стоимость		%	тыс.руб.
Технологическое оборудование
1. Установка для автоматической сварки кольцевого шва днища и кольца	5	150	15	7.5	172.5	862.5	6.7	57.79
2. Сварочная головка АД-231 с выпрямителем ВКСМ-1250	5	120	12	6	138	690	6.7	46.23
3. Манипулятор Т-25М	5	20	2	1	23	115	6.7	7.71
4. Полуавтомат ПДГ-525 с выпрямителем ВДУ-506	5	50	5	2.5	57.5	287.5	6.7	19.26
5.Приспособление для сборки-сварки узла "Днище с кольцом"	1	6	-	0.3	6.3	6.3	6.7	0.42
6.Приспособление для сборки-сварки всего узла	4	5	-	0.25	5.25	21	6.7	1.4
Подъемно-транспортное оборудование
7. Мостовой кран	2	300	30	15	345	690	10	69
Итого	2672.3		201.81

7.6.2 Расчет организационных параметров

Такт потока, количество рабочих мест по операциям и коэффициент загрузки были определены выше в п. 8.1.

7.6.3Расчет издержек производства

7.6.3.1 Расчет заработной платы

Численность основных производственных рабочих и фонд их заработной платы

Количество основных производственных рабочих определяем в соответствии загрузкой оборудования и количеством рабочих мест по операциям: Р_осн=6 чел (в одну смену)

Для оплаты труда основных производственных рабочих участка применяем прямую сдельную систему оплаты. Фонд основной заработной платы рассчитывается по формуле:

,(7.12)

где Р_{сд i} - сдельная расценка по операциям;

К_ПР = 1.1 - 1.4 - коэффициент, учитывающий премии.

,(9.12)

где С_{ч i}- часовая тарифная ставка рабочего;

n_МО - понижающий коэффициент, учитывающий многостаночное обслуживание.

Часовая тарифная ставка сварщика - сдельщика третьего разряда составляет: З_чi= 81.34 =10.72 руб;

Так как многостаночного обслуживания по операциям нет, то понижающий коэффициент, учитывающий многостаночное обслуживание принимаем равным 1.

Определяем сдельные расценки по операциям:

Р_СД1 = 10.7242.11/60 = 7.52 руб.

Р_СД2 = 10.7236.111/60 =6.45 руб.

Р_СД3 = 10.72364.581/60 = 65.14 руб.

Тогда по формуле (7) фонд основной заработной платы основных производственных рабочих:

Ф_О ^ОПР = (7.52+6.45+65.14) 25001.2= 237330 руб

Фонд дополнительной заработной платы:

Ф_{доп ОПР}=К_дФ_{осн ОП}(7.13)

К_д=0.2-0.4 - коэффициент дополнительной заработной платы.

Ф_доп=0.2237330 = 47466 руб.

Фонд отчислений на социальное страхование:

Ф_{СС ОПР}=К_ОСН (Ф_оснОПР+ Ф_{доп ОПР})(7.14)

К_ОСН - коэффициент отчислений на социальные нужды.

Ф_{СС ОПР}=0.35 (237330+47466)= 99678 руб

Численность вспомогательных рабочих и фонд их заработной платы

Количество вспомогательных рабочих, обслуживающих проектируемый участок, определяем по укрупненным нормативным показателям [6, с.391]:

для сварочного цеха: R_ВСП = 25-30% R_ОПР

R_ВСП =0.3 6=1.8?2

Принимаем 2 человека в одну смену

Принимая во внимание количество обслуживаемого оборудования на участке - 4 установки для автоматической сварки под флюсом, 1 полуавтомат для сварки в среде защитных газов и 1 автомат для сварки в углекислом газе. Можно принять следующие категории вспомогательных рабочих: один электрик и один наладчик в каждую смену, что при двухсменной работе составит 4 человека.

Количество контролеров на участке определяется, исходя из нормы обслуживания: 1 контролер на 10-15 основных производственных рабочих. Так как рабочих на участке 6 человек, и принимая во внимание тот факт, что контролер для окончательного контроля готовых сварных изделий на сборочно-сварочный участок приходит из ОТК, считаем, что данная категория рабочего в расчет на нашем участке не принимается. Операционный контроль качества сварных швов выполняется непосредственно сварщиками.

Для вспомогательных рабочих используем повременную оплату труда. Фонд заработной платы вспомогательных рабочих определяем по формуле:

,(7.15)

где С_чi^повр - часовая ставка повременщика;

F_д =1860ч - действительный годовой фонд работы повременщика;

R_i - численность вспомогательных рабочих i-ой категории;

К_пр=1.1-1.3.

Результаты расчетов фонда основной заработной платы вспомогательных рабочих сведены в табл. 7.2

Таблица 7.2 - Численность и фонд заработной платы вспомогательных рабочих

№опер	Профессия	Колич	Разряд	Счiповр (полная ставка)	Фосн всп ,руб
1	Электрик	2	3	7.5*1.34=10.05	41125
2	Наладчик электро-оборудования	2	5	7.5*1.91=14.32	58598
Итого:	99723

Фонд дополнительной заработной платы:

Ф_{доп всп}=К_дФ_{осн всп}

К_д=0.2-0.4 - коэффициент дополнительной заработной платы.

Ф_доп=0.299743=19945 руб.

Фонд отчислений на социальное страхование:

Ф_{СС всп}=К_ОСН (Ф_оснвсп+ Ф_{доп всп})

К_ОСН - коэффициент отчислений на социальные нужды.

Ф_{СС всп}=0.35(99743+19949)= 41884 руб.

Численность и фонд заработной платы служащих участка

Для участка принимаем численность:

R_ИТР=1 человек (в одну смену); - это мастер участка;

R_МОП=1 человек (в одну смену на половину ставки); - это уборщица.

Фонд основной заработной платы служащих определяется по формуле:

,(7.16)

где R - количество работников данной категории;

О - месячный оклад, руб.

Для мастера:

Ф_О = 25000111.5 = 165000 руб.

Для уборщицы:

Ф_О = 21800111.5 = 43560 руб.

Данные для расчета фонда заработной платы служащих участка сводим в табл. 7.3

Таблица 7.3 - Численность и фонд заработной платы служащих участка

№	Должность	Кол-во (в две смены)	Месячный оклад, руб	Фосл,руб
1	Мастер	2	5000	165000
2	Уборщица	2	1800	43560
Итого:	208560

Фонд дополнительной заработной платы:

Ф_{доп СЛ}=К_дФ_{осн СЛ}

К_д=0.2-0.4 - коэффициент дополнительной заработной платы.

Ф_доп=0.2208560 = 41712 руб.

Фонд отчислений на социальное страхование:

Ф_{СС СЛ}=К_ОСН (Ф_оснСЛ+ Ф_{доп СЛ})

К_ОСН - коэффициент отчислений на социальные нужды.

Ф_{СС СЛ}=0.35 (208560 + 41712)= 87595.5 руб

7.6.3.2 Расчет затрат на материалы

Стоимость основных материалов

Стоимость основных материалов и полуфабрикатов на изделие определяется по формуле:

(7.17)

где - норма расхода i-го вида материала или полуфабрикатов на изделие, кг (шт); Ц_i - цена 1 кг (1шт) i-го вида материалов или полуфабрикатов, руб; - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы.

По данным базового предприятия стоимость проката составляет:

1 кг лист из стали 09Г2С - 12-14 руб за 1 кг;

1 кг проката из стали 09Г2С - 10-12 руб за 1 кг;

Расчеты стоимости основных материалов на изделие и годовую программу сводим в таблицу 7.4.

Таблица 7.4- Стоимость основных материалов

Наименование детали	Вид проката	Принятая стоимость за 1 кг, руб	Количество на изделие	Масса на изделие, кг	Стоимость на изделие, руб	Стоимость на программу выпуска, тыс. руб.
Кольцо поз.1	лист 2020004000 из стали 09Г2С	14	1	159.6	2234.4	5586
Проушина поз.4	лист 25?800?1600 из стали 09Г2С	14	2	5.32	74.48	186.2
Днище поз.3, обечайка поз. 2.	прокат из стали 09Г2С	12	1 1	1074.5 893.6	12894 10723	32235 26807.5
Итого:	25925.88	64814.7

Стоимость присадочных материалов

Количество проволоки определено в п. 5.7.3.

Проволока 2 Св-08Г2С ГОСТ 2246-70 для полуавтоматической и автоматической сварки в смеси углекислого газа H_Э1 = 9.46кг.

Проволока 3 Св-08Г2С ГОСТ 2246-70 для автоматической сварки под флюсом. H_Э2 = 50.58кг.

По данным базового предприятия стоимость проволоки Св-08Г2С составляет 22.8 руб. Составляем ведомость затрат на присадочные материалы.

Таблица 7.5 - Ведомость затрат на присадочные материалы

Намен. Материалов	Ед. изм	Стоим за ед., руб.	Колич. на изделие, кг	Расход на программу, кг	Стоимость на единицу, руб	Стоимость на программу, руб	Годовые затраты на материалы, руб
Проволока 2 Св-08Г2С	кг	22.80	9.46	23650	215.68	539200	539200
Проволока 3 Св-08Г2С	кг	22.80	50.58	126450	1153.22	2883050	2883050

Стоимость флюса

Стоимость флюса на годовую программу:

С_ф= Q_ф Ц_ф,

где Q_ф - расход флюса на годовую программу;

По данным ОАО "Тяжпромарматура" стоимость флюса сварочного составляет: Ц_ф= 7 руб. - за 1кг;

Расход электроэнергии на одно изделие определили ранее в п. 5.7.3:

Q_ф =65.75 кг

Количество расхода флюса на программу выпуска:

Q_ф =65.75·2500=164375 кг

Стоимость флюса на программу выпуска:

С_ф=164375 7=1150625 руб.

Стоимость газа

Стоимость газов на годовую программу: