Проектирование участка заготовок металлоконструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Кафедра «Машиностроение»

Курсовой проект

по дисциплине “Проектирование производственных цехов и участков”

Проектирование участка заготовок металлоконструкций



Задание

На выполнение курсового проекта по дисциплине “ Проектирование производственных цехов и участков”.

Темы: Проектирование участка заготовок металлоконструкций, Балка рамы.

Чертеж Ф54.1420-1108СБ

Исходные данные:

1. Стадия разработки проекта: технический проект.

2. Годовая программа производства, шт…………… 7000;

3. Технические условия на изготовление и приемку готовой продукции - РД24 24.090.97-98 «Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению, ремонту и реконструкции и металлоконструкций грузоподъемных кранов»

4. Режим работы и коэффициент сменности - двухсменный режим, смена 8 часов.

5. Нормы расхода металла, кг: 732,95 кг



Содержание

1. Описание сварной конструкции, анализ деталей. Характеристика основного металла

2. Технические условия на изготовление и приемку готовой продукции

3. Проектирование маршрутной технологии

4. Нормирование технологического процесса, определение трудоемкости по операциям



1. Описание сварной конструкции, анализ деталей. Характеристика основного металла

Согласна стандарта «Технологический классификатор сварных конструкций в машиностроении « указанная сварная конструкция относиться по виду к линейным конструкциям балочного типа , коробочного сечения и состоит из 2-х стенок размером: 4160Ч920Ч8мм, 2-х вертикальных поясов размером :4149Ч350Ч10мм и 7-ми диафрагм размером 880Ч334Ч6 , размеры выреза диафрагмы R=60, высота 50.

Сварные швы : №1 Т1-?8-Аф ГОСТ 8713-79 сварка под флюсом без скоса кромок; №2 Т3-?6 ГОСТ 14771-76 дуговая сварка в защитном газе без скоса кромок выполняются в удобном положении.

Условия эксплуатации:

Температура от +40° до -40°

Относительная влажность до100%

Сталь ВСт3сп ГОСТ 380-71 - сталь углеродистая, обыкновенного качества с гарантированными механическими и химическими свойствами. Применяется для изготовления ответственных металлоконструкций. Вид поставки - сортовой прокат, в том числе фасонный.

Таблица 1 - Химический состав, % (ГОСТ 380-71) [ ]

Марка	C	Mn	Si	P	S
ВСт3сп	0,14-0,22	0,40-0,65	0,12-0,30	?0,04	?0,05

Таблица 2 - Механические свойства (ГОСТ 380-71) [ ]

Марка стали	Временное сопротивление ?в, МПа	Предел текучести ?ф, МПа	Относительное удлинение, %
		до 20 мм	20-40 мм	40-100 мм	?100 мм	до 20 мм	20-40 мм	?40 мм
ВСт3сп	370-470	25	24	23	20	26	25	23



Таблица 3 - Ударная вязкость (ГОСТ 380-71) [ ]

Толщина образца, мм	Ударная вязкость, МДж/м2, не менее
	При температуре +20°С	При температуре -20°С
5-9	0,8	0,4
10-25	0,7	0,3
26-40	0,5	-

Технологические свойства:

Сталь ВСт3сп обладает хорошей свариваемостью,, сваривается без ограничений РДС, АДС под флюсом, механизированной сваркой в среде СО2, ЭШС. Малосклонна к отпускной хрупкости, нефлокеночувствительна.

,

2. Технические условия на изготовление и приемку готовой продукции

1 Общие положения

Металлоконструкции грузоподъемных кранов должны изготавливаться в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» (ПБ-10-14-92), утвержденных 30.10.92 г. РД 24.090.97-98 «Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению ремонту и реконструкции и металлоконструкций грузоподъемных кранов» и конструкторско-технологической документацией, разработанной и утвержденной в установленном порядке.

Разработка конструкторско-технологической документации на изготовление металлоконструкций грузоподъемных кранов, а также непосредственное исполнение работ в металле осуществляется специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии Ростехнадзора России.

2 Требования к изготовлению

Элементы металлоконструкций кранов должны быть изготовлены из сталей марок, категории которых должны соответствовать РД 24.090.52-90. Соответствие марок сталей требованиям стандартов или технических условий должно подтверждаться сертификатами заводов-изготовителей. Прокат из конструкционных сталей, используемый для изготовления сварных металлоконструкций кранов, при поступлении на склад должен быть подвергнут входному контролю. Входной контроль должен осуществляться предприятием в соответствии с требованиями ГОСТ 24297 и методических указаний головных организаций по краностроению.

3. Сборка и подготовка металлоконструкций к сварке

3.1 Сборка остальных конструкций при изготовлении должна производиться на стендах или при условиях, исключающих возможность смещения свариваемых кромок и деформации собираемых сборочных единиц.

3.2 Сборка конструкций должна производиться только из тщательно выправленных заготовок и деталей.

3.3Для выполнения сварных стыковых соединений должны быть предусмотрены выводные технологические планки. Размеры выводных планок должны быть не менее 10060 мм.

3.4Длина прихваток на несущих элементах (сборочных единицах) металлоконструкции должна быть не менее 30 мм. Размеры прихваток по высоте выполнять не менее 0,75К (К - катет шва или толщина элементов, свариваемых встык).

3.5Прихватки, накладываемые для соединения деталей, должны размещаться в местах расположения сварных швов и должны быть переплавлены в процессы ведения сварки. Перед выполнением сварного шва шлак прихваток должен быть удален.

3.6Прихватки при сборке перед сваркой, накладываемые на расчетные элементы металлоконструкций, должны выполнять сварщики, имеющие удостоверения на право производства указанных работ.

3.7При сборке шахты должны быть выполнены следующие основные допуски:

ѕ отдельная обечайка по длине изготавливается с допуском , а вся цилиндрическая часть с допуском .

ѕ овальность обечаек допускается не более 1% наружного диаметра.

ѕ совместная угловатость (увод кромок) в продольных швах обечаек и в кольцевых швах двух сваренных обечаек допускается 10% от (s + 3мм), но не более 5мм.

4. Сварка металлоконструкций

4.1 Сварку металлоконструкций при изготовлении необходимо производить в соответствии с требованиями технологического процесса, устанавливающего способ сварки, порядок наложения швов, режимы сварки.

4.2 Принятая технология сварки должна обеспечить механические свойства металла шва сварного соединения не ниже нижнего предела основного металла и минимум остаточных напряжений.

4.3 Перед сваркой необходимо очистить сварочную проволоку о грязи и ржавчины. Электроды и флюс просушить и прокалить по режимам, указанным в паспортах на эти материалы.

4.4 К выполнению работ по сварке несущих металлоконструкций должны допускаться только сварщики, аттестованные в соответствии с требованиями «Правила аттестации сварщиков и специалистов сварочного производства» ПБ 03-273-99.

4.5 Сварочные работы должны осуществляться под руководством лица, имеющего специальную техническую подготовку.

4.6 Сварщик обязан проставлять присвоенный ему номер или условный знак (клеймо) рядом с выполнением им швом. Место клеймения и способ нанесения указываются в конструкторской документации.

4.7Сварка деталей или сборочных единиц должна производиться только после проверки правильности их установки, сборки (контроль ОТК, БТК). проектирование маршрутный технология механизация

4.8Положение свариваемых конструкций должно обеспечивать наиболее удобные для работы сварщика и получения качественных сварных соединений. В необходимых условиях должны применяться специальные сварочные приспособления - позиционеры, кантователи и др.

4.9При многослойной сварке каждый слой шва должен быть перед наложением последующего уровня очищен от шлака и брызг металла. Участки слоев шва с порами и недопустимыми дефектами (раковинами, трещинами) должны быть вырублены до чистого металла.

4.10Не разрешается зажигать дугу на основном металле вне границ шва, а также выводить кратер на основной металл.

4.11При перерыве процесса сварки, возобновлять его разрешается только после очистки концевого участка шва длиной не менее 50 мм и кратера от шлака. Кратер должен быть заплавлен (заварен).

4.12По окончании сварки швы и прилегающие к ним зоны должны быть зачищены от шлака, брызг и натеков металла, а выводные планки удалены термической резкой. Ширина зоны очистки устанавливается технологическим процессом, но не менее 20 мм по обе стороны от оси шва.

5 Контроль качества сварных соединений

Контроль качества сварных соединений металлоконструкций грузоподъемных кранов при изготовлении, ремонте и реконструкции должен осуществляться следующими методами:

ѕ внешним осмотром и замерами швов;

ѕ радиографическим;

ѕ ультразвуковым;

ѕ другими методами неразрушающего контроля, обеспечивающими выявляемость дефектов в объемах и по размерам, согласованными с головной организацией по краностроению;

ѕ механическими испытаниями.

Заключение о качестве сварных соединений при изготовлении, ремонте и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов выдает подразделение неразрушающего контроля предприятия-изготовителя или независимая лаборатория неразрушающего контроля, аттестованные и имеющие соответствующие лицензии Ростехнадзора России.

6 Внешний осмотр

Внешнему осмотру должны подергаться 100% сварных соединений. Формы и размеры сварных швов должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов, чертежам. Недопустимыми дефектами сварных соединений и швов, выявленными внешним осмотром, являются:

- трещины всех размеров и направлений;

- местные наплывы общей длиной более 10 мм на участке шва 1000 мм;

- подрезы глубиной более 0,5 мм при толщине наиболее тонкого из свариваемых элементов до 20 мм включительно;

- подрезы глубиной более 3% толщины наиболее тонкого из свариваемых элементов, при его толщине свыше 20 мм;

- поры в количестве более 4 штук на длине шва 100 мм, при этом максимальный размер пор не должен быть более 1,0 мм при толщине свариваемых элементов 8,0 мм включительно, и более 1,5 мм при толщине свариваемых элементов от 8,0 мм до 50,0 мм включительно;

- скопление пор в количестве более 5 штук на 1 см2 площади шва при этом максимальный размер любой из пор не должен быть более 1 мм;

- прожоги и свищи.

7 Ультразвуковой контроль

Ультразвуковой контроль выполняется в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», ГОСТ 14782, ГОСТ 20415, РД РОСЭК-001-96.

Ультразвуковой контроль стыковых сварных соединений несущих (расчетных) элементов металлоконструкций проводится только после устранения дефектов, выявленных внешним осмотром.

Недопустимыми дефектами сварных стыковых соединений при УЗК являются:трещины и непровары (как трещиноподобные) любой протяженности; поры, шлаковые включения или их скопления, характеристики которых или их количество превышают нормы.

3. Проектирование маршрутной технологии

Технологический процесс изготовления детали- Стенка.

Наименование	№ Чертежа	Количество, шт.
Стенка	Ф54.1420-1108	1

1. Газоэлектрическая резка.

1.1. Подать лист на стенд газорезательной машины с ЧПУ.

1.2. Резать заготовку согласно программе управления.

1.3. Убрать деталь со стенда на складское место.

2. Правка листов металла.

2.1. Подать лист на рольганг станка.

2.2. Править лист с проверкой на точность.

2.3. Снять лист, отложить лист на складское место.

3. Зачистка кромок деталей после газоэлектрической резки от грата.

3.1. Подать деталь на рабочее место.

3.2. Зачистить кромки деталей после резки с помощью пневматической машины с наждачным кругом.

3.3. Убрать деталь на складское место.

Технологический процесс изготовления детали- Пояс.

Наименование	№ Чертежа	Количество, шт.
Пояс	Ф54.1420-1108	2

1. Газоэлектрическая резка.

· Подать лист на стенд газорезательной машины с ЧПУ.

· Резать заготовку согласно программе управления.

· Убрать деталь со стенда на складное место.

2. Правка листов металла.

· Подать лист на рольганг станка.

· Править лист с проверкой на точность.

· Снять лист, отложить лист на складское место.

3. Зачистка кромок деталей после газоэлектрической резки от грата.

· Подать деталь на рабочее место.

· Зачистить кромки деталей после резки с помощью пневматической машины с наждачным кругом.

· Убрать деталь на складское место.

Технологический процесс изготовления детали- Диафрагма.

Наименование	№ Чертежа	Количество, шт.
Диафрагма	Ф54.1420-1108	7

1. Газоэлектрическая резка.

1.1. Подать лист на стенд газорезательной машины с ЧПУ.

1.2. Резать заготовку согласно программе управления.

1.3. Убрать деталь со стенда на складное место.

2. Зачистка кромок деталей после газоэлектрической резки от грата.

2.1. Подать деталь на рабочее место.

2.2. Зачистить кромки деталей после резки с помощью пневматической машины с наждачным кругом.

2.3. Убрать деталь на складское место.

Технологический процесс изготовления детали- Стенка.

Наименование	№ Чертежа	Количество, шт.
Проушина	Ф54.1420-1108	1

1. Газоэлектрическая резка.

1.1. Подать лист на стенд газорезательной машины с ЧПУ.

1.2. Резать заготовку согласно программе управления.

1.3. Убрать деталь со стенда на складное место.

2. Правка листов металла.

2.1. Подать лист на рольганг станка.

2.2. Править лист с проверкой на точность.

2.3. Снять лист, отложить лист на складское место.

3. Зачистка кромок деталей после газоэлектрической резки от грата.

3.1. Подать деталь на рабочее место.

3.2. Зачистить кромки деталей после резки с помощью пневматической машины с наждачным кругом.

3.3. Убрать деталь на складское место.

4. Нормирование технологического процесса, определение трудоемкости по операциям

1. Машинная термическая резка:

1.1. Пояс:

Длинна реза =9 м; Толщина металла =10 мм;

,

1.2. Стенка:

Длинна реза =10,16 м; Толщина металла =8 мм;

,

1.3. Диафрагма:

Длинна реза =3,2 м; Толщина металла =6 мм;

,

2. Правка:

2.1. Пояс:

Длинна детали =4149мм; Ширина детали = 350 мм;

Толщина детали = 10 мм;

,

2.2. Стенка:

Длинна детали = 4160 мм; Ширина детали = 920 мм;

Толщина детали = 8 мм;

,

3. Зачистка:

Инструмент- Пневмомашина с наждачным кругом.

3.1. Пояс:

Длинна зачищаемых кромок = 9 м; Толщина = 10 мм;

Время на 1м=0,68 мин (карта 47, лист1)

,

3.2. Стенка:

Длинна зачищаемых кромок = 10,16 м; Толщина = 8 мм;

Время на 1м=0,7 мин (карта 47, лист1)

,

3.3. Диафрамма:

Длинна зачищаемых кромок = 3,2 м; Толщина = 6 мм;

Время на 1м=1,03 мин (карта 47, лист1)

,

Полученные данные сведем в таблицу 1:

4 Выбор оборудования, средств механизации рабочих мест.

Их характеристика.

1) Для машинной термической резки предлагаем машину серии “ЕНИСЕЙ” предназначенную для фигурного раскроя листового металлопроката. Машина портального типа с современной системой ЧПУ FMS-3000.

Наименование детали	Масса, кг	Количество, шт	Трудоемкость, мин
			Машинная термическая резка	Правка	Зачистка	Строжка	Гибка
			На деталь	На узел	На деталь	На узел	На деталь	На узел	На деталь	На узел	На деталь	На узел
Пояс Ф54 1420 1108-1	111	2	11,6	23,2	2,5	5	6,12	12,24	-	-	-	-
Стенка Ф54 1420 1108-2	205	1	18,5	20	3,7	3,7	6	6	-	-	-	-
Стенка Ф541420 1108-3	203	1	18,5	20	3,7	3,7	6	6	-	-	-	-
Диафрагма Ф54 1420 1108-4	7,1	7	2,9	20,3	-	-	3,3	23,1	-	-	-	-
Итого:	685	11		1,23ч		0,12 ч		0,47ч

Габариты: 16000х6000х6000

Основные характеристики:

Длинна разрезаемого лист (мм) 6000,12000,24000,48000

Ширина разрезаемого лист (мм) 2000,2500,3600,6300,7600

Наибольшая скорость перемещения резака () 12000

Число суппортов до 9

2) Для правки предлагаем многолистовую листоправильную машину серии: UBR 10Ч2000

Габариты:6800Ч2030Ч3320

Основные характеристики:

Толщина выправляемого листа (мм) 4-10

Наибольшая ширина (мм) 2000

Число правильных волков 11

Скорость правки 13

Потребляемая мощность 49кВт

Масса, т 35,5

Расчет необходимого количества оборудования, рабочих мест.

a. Расчет количества необходимого оборудования.

Расчетное количество необходимого оборудования для выполнения планового задания Ср, определяется следующим образом:

,

Где: tШТ - штучное время для изготовления одного узла на данном типе оборудования,

N- годовая программа выпуска изделий,

- действительный годовой фонд времени работы оборудования,

- Коэффициент выполнения норм выработки.

Коэффициент загрузки оборудования определяет на сколько выбранное оборудование будет загружено

,

1) Термическая резка:

выбираем 2 станка



Ю

2) Правка:

выбираем 1 станок

,

3) Зачистка:

,

,

b. Расчетное количество основных рабочих.

Расчетное количество основных рабочих определяется по формуле:

,

Где: tШТ - штучное время для изготовления одного узла на данном типе оборудования,

N- годовая программа выпуска изделий,

- действительный фонд времени работы одного рабочего в год,

- Коэффициент выполнения норм выработки рабочими.

Коэффициент занятости рабочих

,



1) Термическая резка:

,

,

2) Правка:

,

,

3) Зачистка:

,

,

с. Расчет количества вспомогательных рабочих.

Число вспомогательных рабочих определяется укрупнено в размере от числа основных рабочих:

1) Термическая резка:

,

2) Правка:

,

3) Зачистка:



,

Общее количество рабочих: 8 основных + 4 вспомогательных = 12 человек.

7. Проектирование участка

Первым этапом разработки планирования участка является компоновка плана здания, в котором будет размещаться наш участок.

Для этого используются унифицированные типовые секции и пролеты, рекомендуемы для проектирования машиностроительных заводов.

В предлагаемом проекте выбирается типовая секция размером 72х72м с сеткой колонн 24х12м, где размер 12м представляет собой шаг колонны (т.е. расстояние между осями соседних колонн вдоль пролета), а размер 24м означает ширину пролетов в типовой секции.

На следующем этапе работы подсчитывается приближенно общая площадь проектируемого участка. Для этого используется удельный годовой выпуск продукции в тоннах, приходящийся на 1м2 общей площади участка.

В нашем случае использован укрупненный показать выпуска с 1м2 площади, рекомендованный в качестве временного государственного норматива при проектировании заготовительных отделений сборочно-сварочных цехов.

Этот показатель равен выпуску с 1м2 площади - 4,5т заготовок металлоконструкций.

Ориентировочная площадь участка определяется по формуле:

,

Где П - площадь участка,

N - годовой выпуск в тоннах,

4,5 - нормативный удельный съем продукции в тоннах с одного общей площади цеха.

Третий этап - в одном из пролетов типовой секции шириной пролета 24м, определяется ширина проектируемого участка. Для этого производится подсчет суммы размеров ширины максимального по габаритам оборудования, проходов, проездов, складских мест и определяется приближенно необходимая ширина будущего участка.

Разделив, ориентировочно рассчитанную площадь на приближенную ширину участка определяется возможная длина участка.

Размеры полученного участка вычерчивают (ширина, длина) в масштабе 1:200 или 1:400 и выполняется размещение планирования оборудования, складских мест, проходов, проездов, уточняются габариты участка.

В результате планировки оборудования площадь нашего участка составляет 1054 м2, ширина 17 м, длина 62 м.

Ожидаемый съем продукции с 1м2 площади проектируемого участка составит

Заключительный этап. Определение высоты пролета.

Высота пролета, с учетом установленного мостового крана определяется из следующих соображений:

Hп?h1+ h3+ h4+ h5+ h6

H3?Hп+ h7+ h8

При наличии верхнего транспорта высота пролета определяется из следующих выражений (12, стр.195)

Hп?h1+ h3+ h4+ h5+ h6

H3?Hп+ h7+ h8

Где, Hп - высота пролета цеха от пола до уровня поверхности головки рельса подкрановых путей, м;

H3 - высота пролета цеха от пола до нижнего уровня затяжки стропил перекрытия, м;

h1 - наибольшая в рассматриваемом пролете высота производственного оборудования либо стеллажей и стендов с обрабатываемыми на них сборочными единицами и изделиями, но не менее 2,3 м;

h3 - расстояние от уровня поверхности головки рельса подкрановых путей до наиболее низкой точки подъемного крюка в его наиболее высоком положении, м;

h4 - расстояние между наиболее низкой точкой подъемного крюка крана и наиболее высокой точкой транспортируемого груза, м;

h5 - наибольшая высота грузов, транспортируемых в данном пролете при помощи верхнего транспорта, м;

h6 - расстояние между наиболее низкой точкой поднятых грузов, транспортируемых в данном пролете при помощи верхнего транспорта, и наивысшей точкой установленного в том же пролете оборудования либо стеллажей и стендов с обрабатываемыми на них сборочными единицами изделиями, м;

h7 - расстояние от уровня поверхности головки рельса подкранового пути до высшей точки оборудования тележки кран-балки, м;

h8 - расстояние между высшей точкой оборудования тележки кран-балки и нижнем уровнем затяжки стропил перекрытия, м.

Принимаем следующие значения высот, входящих в формулы:

h1 = 6м (высота машины механической резки);

h3 = 1м;

Величина h1 зависит от запроектированного способа захвата или подвеса и увязки (зачалки) транспортируемого груза. При зачалке цепями или тросами h4 принимают равным 0,5 ширины зачалки, но не менее 1м. Так длина патрубка составляет 530мм, следовательно, h4 = 0,53*0,5=0,265м.

Принимаем h4 = 1м;

h5 = 0,5м;

h6 = 2,45м;

h7 = 1м;

h8 = 1,5м.

Hп = 6+1+0,5+1+1,5=10,95м

H3 = 10,95+1+1,5=13,45.

По значению высоты пролета цеха подбираем размеры пролета в сборочно-сварочных цехах (12, таб.24 стр.186).

Шаг колонн - 12м;

Ширина пролета - 24м,участок - 17

Высота до низа перекрытия - 12,6м;

Высота до отметки головки рельса подкранового пути - 11,45м.

8. Основные данные и технико-экономические показатели по проекту заготовительного участка для изготовления заготовок.

№	Основные данные	Единицы измерения	Показатели	Укрупненные нормотивы
1.	Годовой выпуск	т.	7000
2.	Всего рабочих в т.ч. основных	Чел.	12
3.	Характеристика производства		серийное
4.	Максимальная масса заготовки	Т.	205
5.	Максимальный размер заготовки	М.	4160Ч920
6.	Режим работы	Смен.	2
7.	Общая трудоемкость годового выпуска	час.	13370
8.	Общая площадь	,	1054
9.	Выпуск на 1 общей площади	т/	4,49	4,5
10.	Трудоемкость на 1 т. выпуска	Час.	2,8
11.	Годовой выпуск на одного рабочего	Т.	583,3	200

Размещено на Allbest.ru