Технология сборки и сварки передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Создание сварочной конструкции, полностью отвечающей своему служебному назначению, экономичной при изготовлении и надежной в эксплуатации, представляет собой комплексную задачу, которая включает проектирование, исследование прочности, расчет, рациональное построение технологии изготовления с применением средств механизации.

Сварка является одним из основных технологических процессов при изготовлении самых разнообразных металлических и пластмассовых конструкций в различных отраслях промышленности. Диапазон применения сварки очень велик: от мельчайших соединений в микроэлектронике до многометровых толщин в тяжелом машиностроении. Это означает, что сварка - один из наиболее широко распространенных технологических процессов.

Сварка - один наиболее широко распространенных технологических процессов. С помощью сварки соединяют между собой различные металлы, пластмассы, стекла и разнородные материалы. Основное применение находит сварка металлов и их сплавов при сооружении новых конструкций, ремонте различных изделий, машин и механизмов, создание двухслойных материалов.

При проектировании конструкций всегда следует стремиться к тому, чтобы получить дешевые изделия высокого качества. Сварочные конструкции обладают многими преимуществами по сравнению с клёпаными и литыми. По сравнению с клепаными эти преимущества следующие: Экономия металла за счет полного использования рабочих сечений и меньшего веса соединительных элементов; уменьшение стоимости в результате уменьшения их веса и трудоемкости изготовления, удешевление оборудования, плотности и герметичности сварочных швов; бесшумность процесса. По сравнению с литыми, сварные конструкции имеют следующие преимущества: экономия металла за счет уменьшения веса изделий в обработанном виде и уменьшение припусков на механическую обработку; высокие механические свойства; уменьшение стоимости.

В зависимости от методов соединения, все существующие разновидности сварки можно отнести к трем основным группам - сварка давлением (сварка в твердом состоянии), сварка плавлением (сварка в жидком состоянии) и сварка плавлением и давлением (сварка в жидко-твердом состоянии).

При сварке плавлением соединение деталей достигается путём локального расплавления металла свариваемых элементов - основного металла - по кромкам в месте их соприкосновения или основного и дополнительного металлов и смачивание твердого металла жидким. Расплавленный основной или основной и дополнительный металлы самопроизвольно без приложения внешнего усилия сливаются, образуя общую так называемую сварочную ванну. По мере удаления источника нагрева происходит затвердение - кристаллизация металла сварочной ванны и формирование шва, соединяющие детали в одно целое.

Высокая производительность сварочного процесса, хорошее качество сварных соединений и экономическое использование металла способствует тому, что сварочная техника стала ведущим технологическим процессом при изготовлении металлических конструкций всех видов.

Перед всеми областями науки и техники, в том числе и перед сварочным производством стоят большие задачи по улучшению качества продукции, снижения себестоимости изделия, экономии ресурсов, разработке и внедрению новейших технологий и оборудования в целях поднятия уровня экономики страны на качественно новую ступень.

Создание новых, отвечающих современным требованиям, сварных конструкций, сварочного оборудования, сварочных приспособлений экономичных при изготовлении и надежных в эксплуатации, представляет собой комплексную задачу, которая включает проектирование, исследование прочности, расчет, рациональное построение технологии изготовления с применением средств механизации и автоматизации.

В настоящее время в Республике Беларусь и за рубежом сварочное производство успешно развивается. Разрабатываются и внедряются в производство новые сварочные аппараты для различных видов сварки, которые потребляют меньшее количество электроэнергии, отвечают высоким требованиям надёжности, производительности и качества.

Цель настоящего дипломного проекта - закрепить и расширить технические и практические знания по специальности, а также применить их при решении конкретной производственной задачи.

В дипломном проекте разработана технология сборки и сварки передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484, обеспечивающая максимальную степень комплексной механизации и автоматизации всего производственного процесса изготовления изделия, экономическую выгоду по расходу энергии, сварочных материалов, затрат человеческого труда. Произведен выбор сварочного и вспомогательного оборудования, выполнены расчеты сборочно-сварочных приспособлений, назначен входной, операционный и приемный контроль.



1. "Базовый вариант технологического процесса изготовления конструкции"

1.1 Описание конструкции, ее назначение, технические условия на изготовление

Погрузчик МоАЗ-40484 (рисунок 1.1) фронтальный предназначен для погрузки взорванных или разрыхленных полускальных и скальных пород, а также легких и рыхлых пород, выбираемых из целика. Эта мощная, жесткая, устойчивая машина с шарнирно-сочлененной рамой, оснащена ГМП и двумя ведущими мостами, обладает отличной проходимостью и высокими тяговыми показателями. Электрогидравлическая система управления трансмиссией, гидравлическая система управления погрузчиком, рабочая, стояночная и запасная системы тормозов с пневматическим приводом, а также закрытая кабина с отопителем и вентиляцией создают комфортные условия труда водителя.

Широкая универсальность использования обеспечивается возможностью погрузчика грузить транспортные средства грузоподъемностью выше 3,5 т. значительным вырывным усилием. Предусмотрена комплектация ковшами с увеличенным объемом и различными вариантами режущих кромок. Пневмогидравлическая подвеска заднего моста погрузчика МоАЗ-40484 позволяет развивать транспортную скорость до 45-50 км/ч без ухудшения комфортности труда водителя.

Конструктивные особенности фронтального погрузчика МоАЗ 40484:

Шасси погрузчика состоит из двух частей, которые соединяются шарниром и управляются гидравликой. Ведущих осей в данной машине две, что обеспечивает высокую проходимость. Стрела крепится в передней части и выходит вперед, что и делает этот погрузчик фронтальным. Гидронасос отбирает мощность от главного двигателя и выполняет широкий ряд задач. От него получают мощность такие важнейшие узлы погрузчика, как тормозная система, рулевое управление, гидросистема стрелы погрузчика, а также электрогидравлическая трансмиссия. Трансмиссия также обеспечивает плавное изменение скорости, что очень важно для точности проводимых работ. Закрытая кабина имеет удобное настраиваемое кресло, а также отопление и вентиляционную систему. Это обеспечит необходимый комфорт оператору.

Рисунок 1.1 - Фронтальный погрузчик МоАЗ 40484

Фронтальный погрузчик МоАЗ производится на Могилевском автомобильном заводе. Производственные мощности, а также главные представительства располагаются в Республике Беларусь. Завод был основан в 1935 году, а начиная с 2006 стал филиалом ОАО "БелАЗ". Позже была проведена реструктуризация и компания стала филиалом холдинга "БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ"

Высококвалифицированные инженеры используют современные наработки и создают строительную технику, которая считается одной из лучших в мире. Благодаря своим характеристикам и надежности техника широко используется в Сибири, а также на Дальнем Востоке России. Применяется для прокладки дорог, разработки нефтегазовых месторождений, а особенно популярна в карьерах или при работе в подземных месторождениях.

Рама передняя (рисунок 1.2) является сварным узлом фронтального погрузчика, которая состоит из 16 сборочных единиц:

- Лонжерон правый - 1 шт.;

- Лонжерон левый - 1 шт.;

- Опора моста - 2 шт.;

- Поперечина - 1 шт.;

- Опора шарнира верхняя - 1 шт.;

- Опора шарнира нижняя - 1 шт.;

- Кронштейн лонжеронный - 2 шт.;

- Кронштейн внутренний - 2 шт.;

- Кронштейн поперечины - 1 шт.;

- Кронштейн задний - 1 шт.;

- Кронштейн направляющий - 1шт.;

- Пластина - 1 шт.;

- Пластина распорная - 1 шт.;

- Плита - 2 шт.;

- Фиксатор - 4 шт.;

- Ребро - 4 шт.

Рисунок 1.2 - Сборочные единицы передней рамы

Общий вид сварной конструкции представлен на рисунке 1.3.



Рисунок 1.3 - Рама передняя фронтального погрузчика МоАЗ 40484

Рама передняя в сборе имеет следующие габаритные размеры:

- длина 1940мм.

- ширина 1650мм.

- масса 2275кг.

Все заготовки должны изготавливаться по ГОСТам. Отклонение размеров на деталях выполняемых резкой, должны соответствовать ГОСТ 30021-93. В процессе эксплуатации конструкция должна выдержать допустимую нагрузку и влияние различных факторов, поэтому необходимо, чтобы сварные швы были прочные и не теряли свои механические свойства.

Сварной узел необходимо изготавливать строго по размерам, с высокой точностью, согласно техпроцессу.

Технологичность сварной конструкции достигается за счёт доступности сварных швов, оптимальных размеров и использования механизированных способов сварки.

Сборочная единица должна удовлетворять требованиям технической и конструкторской документации, стандартов, техническим условиям и требованиям при изготовлении передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484.

Фронтальные погрузчики выпускают такие предприятия как Могилевский автомобильный завод, "Амкодор", г. Минск, "МТЗ", г. Минск, СП ЗАО "МАЗ-МАН", г. Минск, ЗАО "ЧСДМ", Россия, "Донецкий эксковатор", Россия, Орловский завод погрузчиков, Россия, Петербургский тракторный завод, Россия, "Промтрактор", Россия, "KOMATSU", Япония, "VOLVO", Швеция, "Caterpillar", США и другие.

1.2 Анализ базового варианта технологического процесса

1.2.1 Анализ конструкции (объекта дипломного проектирования) на предмет снижения ее массы, применения новых материалов, совершенствования конструктивных решений; обоснования программы выпуска

При анализе конструкции изделия устанавливается четкость обработки изделия и полнота технических требований к изготовляемой детали; исследуется форма, размеры, материалы, масса изделия и устанавливается пригодность для того или иного вида механизации и автоматизации].

Анализ конструкции изделия и условий его эксплуатации часто выявляет возможность такого объединения или исключения отдельных деталей. Это уменьшает объем механической обработки, узловой и общей сборки, например, при объединении нескольких деталей в одну устраняется необходимость обработки поверхностей сопряжения этих деталей. Объем сборочных работ сокращается от уменьшения числа деталей изделия.

В результате анализа конструкции изделия были изучены толщина применяемого металла и типы сварных швов. Выявлено, что снижение толщины изделия нецелесообразно, в связи с уменьшением коэффициента запаса прочности; уменьшение количества швов не предоставляется возможным. Следовательно, проектируемый вариант также изготавливается из предварительно заготовленного листового металла с различным продольным сечением, с тем же количеством швов.

По СТБ 1016-96 рама погрузчика относится к сварным конструкциям II класса. При изготовлении рамы, исходя из формы сопряжения свариваемых элементов дуговой сваркой, выполняют следующие типы сварных соединений: тавровые, угловые и нахлёсточные. По форме поперечного сечения швы, исходя из толщины свариваемого металла, выполняются как с разделкой, так и без разделки кромок. В изделии используются непрерывистые швы.

При выборе материала для изготовления сварной конструкции, помимо свойств, требуемых для условий эксплуатации, необходимо учитывать также его сварочные свойства, зависящие от химического состава. В сочетании с требованиями, предъявляемыми условиями эксплуатации, требование высокой свариваемости определяет практическую пригодность материала для сварки конструкции. Кроме того, свойства материала должны обеспечивать технологическую обрабатываемость и экономическую целесообразность.

Правильность выбора материала - один из важнейших вопросов проектирования, поскольку оказывает непосредственное влияние на технические характеристики, массу и экономичность изготовления конструкции.

При производстве сварных конструкций широко используют низкоуглеродистые, низколегированные конструкционные стали. Суммарное содержание легирующих элементов в этих сталях обычно не превышает 4%, а углерода 0,25%. Легирующие элементы, вводимые в сталь, вступая во взаимодействие с железом и углеродом, изменяют его свойства. Это повышает механические свойства стали, и в частности, снижает порог хладноломкости. В результате появляется возможность снизить массу конструкций.

Исходя из вышеперечисленного, для изготовления передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяем наиболее широко распространенную низкоуглеродистую, низколегированную конструкционную сталь 09Г2С.

Чаще всего прокат из данной марки стали используется для разнообразных строительных конструкций благодаря высокой механической прочности, что позволяет использовать более тонкие элементы, чем при использовании других сталей. Устойчивость свойств в широком температурном диапазоне позволяет применять детали из этой марки в диапазоне температур от -70 до +450 С. Также легкая свариваемость позволяет изготавливать из листового проката этой марки сложные конструкции для химической, нефтяной, строительной, судостроительной и других отраслей. Применяя закалку и отпуск изготавливают качественную трубопроводную арматуру.

Сварка может производиться как без подогрева, так и с предварительным подогревом до 100-120 С. Так как углерода в стали мало, то сварка ее довольно проста, причем сталь не закаливается и не перегревается в процессе сварки, благодаря чему не происходит снижение пластических свойств или увеличение ее зернистости. К плюсам применения этой стали можно отнести также, что она не склонна к отпускной хрупкости и ее вязкость не снижается после отпуска.

Вышеприведенными свойствами объясняется удобство использования 09Г2С от других сталей с большим содержанием углерода или присадок, которые хуже варятся и меняют свойства после термообработки.

Таблица 1.1 - Химический состав стали 09Г2С

Содержание элементов, %
C	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	N	Cu
до 0,12	0,5-0,8	1,3-1,7	до 0,3	до 0,04	до 0,035	до 0,3	до 0,008	до 0,3

Механические свойства стали 09Г2С приведены в таблице 1.2.



Таблица 1.2 - Механические свойства стали 09Г2С

Предел кратковременной прочности , МПа	Предел текучести для остаточной деформации , МПа	Относительное удлинение при разрыве , %	Ударная вязкость KCU при 20?,Дж/см2
380-490	345	21	64

Для оценки свариваемости стали производят расчет эквивалентного значения углерода для низколегированных сталей и эквивалентного значения хрома и никеля для высоколегированных сталей.

Конструкция передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 удовлетворяет техническим требованиям, поэтому решено не вносить конструктивных решений по совершенствованию конструкции.

Годовая производственная программа по выпуску передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 составляет 800 штук в год.

1.2.2 Анализ применяемых способов сварки, резки, контроля качества, способов снижения деформаций

Для изготовления передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяется механизированная сварка, для сварки в защитном газе плавящимся проволочным электродом. В качестве защитного газа применяется двуокись углерода (СО2).

Сварка в СО2 является основным способом сварки плавлением на машиностроительных предприятиях. Она экономична, обеспечивает достаточно высокое качество формирования швов, особенно при сварке низкоуглеродистых сталей, требует более низкой квалификации сварщика, позволяет выполнять швы в различных пространственных положениях.

Однако процесс сварки характеризуется значительным выделением газа на месте сварки, влияющего на условия работы сварщика, а также повышенным разбрызгиванием, что требует дополнительных затрат на зачистку от брызг свариваемого металла и сопла горелки полуавтомата.

Исходя из этого, рекомендуется применить сварку в смеси Ar (80%)+СО2(20%).

Применение данной смеси приведет к увеличению количества наплавленного металла за единицу времени; увеличению глубины провара шва; снижению потерь электродного металла на разбрызгивание; снижению количества прилипания брызг (набрызгивания) в районе сварного шва и, следовательно, уменьшение трудоёмкости их удаления; повышению стабильности процесса сварки; улучшению качества сварного шва: снижению пористости и неметаллических включений; уменьшению зоны термического влияния, вследствие этого - уменьшению коробления конструкции; экономии средств; улучшению условий труда (значительно меньшее количество дыма, сварных аэрозолей сохраняют здоровье сварщика и позволяют ему длительное время работать с большим вниманием).

В результате анализа заготовительных операций осуществляется выбор технологических процессов заготовки деталей.

Заготовки необходимо подбирать таким образом, чтобы обеспечить наиболее рациональное использование материала, минимальную трудоемкость получения заготовок и возможность снижения трудоемкости изготовления детали.

При выборе заготовки учитывают тип производства, производительность способа, материал заготовки, конфигурацию, размеры, элементы детали, применяемые впоследствии способы сварки, возможность максимальной механизации труда. При выборе и обосновании методов заготовки следует также руководствоваться результатами контроля поступающего материала. При этом обращать внимание на необходимость очистки и правки металла.

При производстве передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 используются такие заготовительные операции как правка, очистка, резка и гибка.

Правку металла целесообразно производить в холодном состоянии. Листовой металл правят на мощных вальцовых станках, обеспечивающих плавность приложения нагрузок. Правка профильного проката осуществляется на углоправильном стане.

Очистка поверхностей в зоне сварки выполняется с помощью металлической щетки, напильника или шлифовального круга.

Для резки деталей передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 толщиной 6-20 мм. целесообразно применить плазменную резку для листового металла и профильного проката.

Технологическому процессу сопутствует ряд вспомогательных процессов: складирование заготовок и готовых изделий, ремонт оборудования, изготовление инструмента и оснастки.

Технологический процесс условно состоит из трех стадий:

1) получение заготовок;

2) обработка заготовок и получение готовых деталей;

3) сборка готовых деталей в изделие, их настройка и регулировка.

При производстве сварной конструкции необходимо выполнять технические условия на изготовление.

Технические условия - это свод правил и требований, выполнение которых позволяет изготовить конструкцию, изделие с требуемыми эксплуатационными и другими характеристиками.

Технические условия на изготовление сварной конструкции предусматривают технические условия на основные и сварочные материалы, требования, предъявляемые к заготовкам под сборку, к сборке под сварку, к сварке и к контролю качества.

Сварка свариваемых деталей должна обеспечивать наличие установленного зазора в пределах допускаемого по всей длине соединения.

Кромки и поверхности деталей в местах расположения сварных швов должны быть очищены от ржавчины, масла и других загрязнений непосредственно перед сборкой под сварку.

Прихватки должны ставиться в местах расположения сварных швов. Наложенные прихватки должны быть очищены от шлака.

Прихватка элементов сварной конструкции при сборке под сварку должна выполняться с использованием тех же присадочных материалов и требований, что и при выполнении сварных швов. Размеры прихваток должны быть указаны в картах технологического процесса.

Сборка под сварку должна быть принята ОТК.

Сварочное оборудование должно быть обеспечено вольтметрами, амперметрами, за исключением тех случаев, когда их установка не предусмотрена. Практический осмотр сварочного оборудования должен проводиться 1 раз в месяц.

Изготовление сварной конструкции должно производиться в соответствии с чертежами и разработанным на их основе технологическим процессом сборки и сварки.

Технологический процесс сварки должен предусматривать такой порядок наложения сварных швов, при котором внутренние напряжения и деформации в сварном соединении будут наименьшими; учитывать максимальную возможность сварки в нижнем положении.

Зажигать дугу на основном металле, вне границ шва, и выносить кратер на основной металл не допускается.

Отклонение размеров поперечного сечения сварных швов, указанных в чертежах, при сварке в среде защитного газа допускается в соответствии с ГОСТ 14771-76 или СТБ ИСО 13920-2005 .

Сварной шов должен иметь равномерную поверхность без натеков и с плавным переходом к основному металлу.

По окончании сварных работ сварные швы и прилегающие к ним поверхности должны быть зачищены от шлака, наплывов, брызг металла, окалины и проверены сварщиком.

В процессе сборки и сварки должен осуществляться пооперационный контроль на всех этапах изготовления сварной конструкции.

Перед сваркой надо проверять правильность сборки, размеры и качество прихваток, соблюдение геометрических размеров изделия, чистоту поверхности свариваемых кромок, отсутствие коррозии, заусенцев, вмятин.

В процессе сварки должна контролироваться последовательность операций, установленная технологическим процессом, режим сварки.

После окончания сварки контроль качества сварных соединений должен осуществляться внешним осмотром и измерениями. Контроль размеров сварных швов и выявленных дефектов должен производиться измерительным инструментом с ценой деления 0,1 мм и специальными шаблонами.

Исправление дефектного участка сварного шва более двух раз не допускается.

Внешний осмотр и обмер сварных соединений должен производиться согласно ГОСТ 3242-79; СТБ ЕН 970-2003 и СТБ 1133-98 .

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки-сварки узлов. При разработке необходимо учитывать то, что выбор сборочно-сварочных приспособлений должен обеспечить следующее:

- уменьшение трудоемкости работ, повышение производительности труда, сокращение длительности производственного цикла;

- снижение себестоимости изделия;

- облегчение условий труда;

- повышение точности работ, улучшение качества продукции, сохранение заданной формы свариваемых изделий путем соответствующего закрепления их для уменьшения деформаций при сварке.

Приспособления должны удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать доступность к местам установки детали, к рукояткам зажимных и фиксирующих устройств, к местам прихватов и сварки;

- обеспечивать выгодный порядок сборки;

- должны быть достаточно прочными и жесткими, чтобы обеспечить точное закрепление деталей в требуемом положении и препятствовать их деформации при сварке;

- обеспечивать такие положения изделия, при которых было бы наименьшее число поворотов, как при наложении прихваток, так и при сварке;

- обеспечивать свободный доступ при проверке изделия;

- обеспечивать легкий съем собранного или свариваемого изделия;

- обеспечивать безопасное выполнение сборочно-сварочных работ.

Тип приспособления выбирается в зависимости от программы, конструкции изделия, технологии и степени точности изготовления заготовок, технологии сборки-сварки.

Возникающие при сварке деформации и напряжения отрицательно влияют на технологический процесс изготовления, а также на его качество и работоспособность. Остаточные напряжения возникают в изделии при неравномерном нагреве основного металла и структурных изменениях в процессе остывания.

Мероприятия по снижению их могут осуществляться на разных стадиях создания сварных конструкций: до сварки - на стадии проектирования самой конструкции и разработки технологического процесса ее изготовления, во время выполнения сварки соединений и после выполнения сварочных работ.

На первой стадии очень много в этом вопросе зависит от выбора наиболее рациональных конструктивных и технологических решений.

Основной мерой борьбы с деформациями при сварке является сборка в специальном приспособлении, обеспечивающим жесткое закрепление свариваемых деталей вблизи мест расположения сварных швов. При сварке с жестким закреплением деталей подвергаются пластическим деформациям, поэтому остаточные напряжения в конструкции после снятия зажимов невелики и не вызывают деформацию конструкции.

В процессе конструирования сварных конструкций необходимо стремиться к уменьшению расчетных количеств наплавляемого электродного и расплавляемого основного металлов и, соответственно, снижению тепловложения при сварке, за счет уменьшения сечений сварных швов и их количества в конструкции, не допускать в конструкциях чрезмерных скоплений и пересечений сварных швов, особенно на участках с максимальным воздействием прикладываемых нагружений.

Также рекомендуется использовать симметричное расположение сварных соединений относительно общего центра тяжести изделия с целью взаимного уравновешивания возникающих изгибающих моментов.

Рационально выбранный тип сварных соединений, также играет не маловажную роль, при борьбе с деформациями и напряжениями.

После сварки для снятия сварочных напряжений применяют термическую операцию отпуска. Отпуск после сварки является наиболее эффективным способом уменьшения остаточных напряжений и одновременно позволяет улучшить пластические свойства сварных соединений. Отпуск может быть общим, при котором нагревается все изделие, и местным, когда нагреву подвергают лишь часть его в зоне сварного соединения. Преимущество общего отпуска состоит в том, что снижение напряжений происходит во всей сварной конструкции независимо от ее сложности. Наиболее часто применяют высокий отпуск при температуре нагрева 550 - 680°С. Операция отпуска выполняется в три стадии: нагрев, выдержка при температуре отпуска и охлаждение. Выдержка обычно составляет 2 - 4 ч, после чего производится естественное охлаждение на воздухе. Местный отпуск применяют для снятия остаточных напряжений и восстановления пластических свойств в зоне сварных соединений.

При разработке технологического процесса и сварки для уменьшения деформаций и остаточных напряжений были выполнены следующие мероприятия:

- рациональная последовательность выполнения сборочно-сварочных операций;

- выбор правильного теплового режима сварки, т. е. уменьшение ширины зоны нагрева при выборе режима сварки, для этого повышаем скорость сварки и плотность тока, чтобы нагрев металла по толщине был боле равномерным;

- приспособлением обеспечена высокая точность сборки;

- выполнение сварных швов в зажатом состоянии, в приспособлении.

- выбор правильной последовательности наложения швов, т.е. швы накладываем в такой последовательности, чтобы деформации, образуемые в результате наложения предыдущего шва, ликвидировать обратной деформацией, образуемой следующим швом.

Все эти мероприятия позволяют получить конструкцию, отвечающую требованиям чертежа.

1.2.3 Составление технических условий на изготовление изделия

1) Подготовка деталей на сборку и сварку.

Все детали, поступающие на сборку, должны быть изготовлены в соответствие с чертежами, отклонения от плоскости и прямолинейности должны соответствовать ГОСТ 2246-81, если они не оговорены техническими требованиями чертежа.

На свариваемых поверхностях, в зазорах, между деталями, собранными для сварки не допускается наличие масла, ржавчины, грызи и влаги.

Окраска деталей перед сваркой не допускается.

Материалы для изготовления деталей должны соответствовать требованиям стандартов и технических условий.

Поверхности деталей, изготовленных из металлопроката и подвергшихся механической обработке не должны иметь раковин, заусенец, трещин и других

механических повреждений.

2) Сборка конструкции.

Сборка деталей под сварку производится в специальных приспособлениях, обеспечивающих изготовление передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 в соответствии с требованиями чертежа.

Прихватки выполняются полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа, сварочной проволокой св. 08ГС ГОСТ 2246-70 (СТБ EN 440-2002). сборочные прихватки выполняются в пределах 0,5-0,7 сечения сварного шва, а длинна прихваток, не должна быть более 25 мм.

Сборочно-сварочные приспособления должны периодически контролироваться на соответствие их чертежам.

3) Сварка изделия.

Сварочное оборудование должно соответствовать паспортным данным, а так же оснащено контрольно-измерительными приборами и защитными устройствами, обеспечивающими установку, соблюдение и проверку требуемых режимов сварки, и безопасность работы.

Наладку сварочного оборудования и оснастки следует осуществлять в соответствии с действующей технической документацией на сварочное оборудование и оснастку.

Выполнение швов полуавтоматической сваркой осуществляется без перерыва по всей длине шва, кроме случаев, предусмотренных технологическим процессом.

4) Требования к качеству сварки и контроль качества.

Точность изготовления сварных узлов проверяют в соответствии с чертежами узлов.

При наличии в сварном соединении различных дефектов допустимых без исправления, общая протяжность участков с дефектами не должна превышать в конструкциях II класса 20% от общей длины швов. Исправление дефектов в сварных конструкциях II класса не допускается производить более двух раз в одном и том же месте. Сварные швы должны располагаться с учетом доступности их контроля. Контроль передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ-40484 должен производиться внешним осмотром в соответствии с требованиями СТБ 1133-98.

Анализ применяемого сварочного оборудования, материалов, режимов сварки

На "МоАЗ" для сварки всех швов изделия применяют полуавтомат ПДГ-508М с ВДУ-506 (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4 - Полуавтомат ПДГ-508М с ВДУ-506

Для сварки швов изделия на смену полуавтомату ПДГ-508М с ВДУ-506 рекомендуется применить полуавтомат NEBULA 500 (рисунок 1.6) .

Рисунок 1.6 - Полуавтомат NEBULA 500

Преимущества:

- установка сварочного тока путем выбора толщины листа;

- возможность регулировки выделяемого тепла;

- Сварка порошковыми и сплошными проволоками диаметром 0,8-2,0 мм;

- Отличные сварочные характеристики на токах до 500 А;

- Универсальность;

- Простота управления;

- надежная горелка MXL™ 180;

- Высокий коэффициент ПВ;

- удобная фиксация горелки и сетевого кабеля;

- Инверторная технология;

- Вентилятор с автоматическим управлением;

- Система кабельного подключения.

Сварочную проволоку выбирают в соответствии с химическим составом основного металла. Химический состав основного металла и металла шва должны быть идентичными, а механические свойства должны быть у наплавленного металла не ниже нижнего предела механических свойств основного металла.

В базовом варианте используется проволока сварочная диаметром 1,6 мм, марки Св-08Г2С, поставляемая по ГОСТ 2246-70 (СТБ EN 440-2002) предназначенная для сварки и наплавки. Марганец и кремний, входящий в состав проволоки, компенсируют выгорание легирующих элементов при сварке и обеспечивают расплавление металла шва, кроме того, марганец связывает серу и фосфор и выводит из сварочной ванны, а также повышает устойчивость шва против образования трещин. Такая проволока, как и многие другие, должна поставляться или с омеднённой поверхностью, или с неомеднённой поверхностью, но с удалением следов мыльной смазки. Поверхность проволоки должна быть чистой, гладкой, без окалины, ржавчины масла и других загрязнений.

Проволока должна быть принята техническим контролем предприятия- изготовителя. Изготовитель должен гарантировать соответствие поставляемой проволоки требованиям ГОСТ 2246-70 (СТБ EN 440-2002). Вид поверхности поставляемой проволоки устанавливается изготовителем, если в заказе не оговорена поставка проволоки с омеднённой поверхностью. Сварочная проволока поставляется заказчику в катушках или в бухтах. Проволока должна состоять из одного отрезка, свернутого не перепутанными рядами.

Режимы сварки при изготовлении передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 находятся в пределах расчетных.

1.2.4 Анализ достоинств и недостатков применяемой оснастки и вспомогательного оборудования

Рама передняя фронтального погрузчика МоАЗ 40484 собирается на одном приспособлении. Сварка ведется механизированная сварка полуавтоматом NEBULA 500.

На первом этапе составные части передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 стропуются и переносятся для закрепления в приспособлении для сборки и сварки в строгой последовательности, в соответствии с техпроцессом. Приспособление оборудовано прижимами, упорами и толкателями, необходимыми для правильного местоположения заготовок в приспособлении и для установки необходимых размеров, предусмотренных техническим условием на сборку.

Далее происходит сварка, зачистка и контроль уже готового изделия.

Для перемещения деталей используется кран полукозловой кран.

Передняя рама фронтального погрузчика МоАЗ 40484 должна быть собрана с достаточной точностью, чтобы не допустить больших поводок и сварочных деформаций.

Оборудование для сварки может быть универсальным и специальным. Сварку осуществляют на сварочном посту или установке. В состав поста (установки) входит оборудование: сварочное, технологическое, механическое, вспомогательное оборудование и инструмент.

Источники питания и сварочные аппараты с приборами управления и регулирования процесса являются сварочным оборудованием. Технические и конструктивные особенности источника питания, аппарата с приборами управления и регулирования процесса обусловливаются технологическим процессом сварки.

Установочные и зажимные приспособления (стенды), герметичные камеры для защитной атмосферы, и другое представляют технологическое оборудование. Основным назначением сборочного оборудования является фиксация и закрепление деталей собираемого сварного узла в заданном положении. Сборку можно производить на плите, стеллаже, стенде или в специальном приспособлении.

Специальные сборочные приспособления позволяют повысить производительность труда и улучшить качество сборки. При сборке детали заводят в приспособление, укладывают по упорам или фиксаторам и закрепляют прижимами. Винтовые, рычажные или эксцентриковые прижимы просты, но они приводятся в действие вручную. Использование пневматических, гидравлических, магнитных прижимов значительно сокращает вспомогательное время, особенно если требуется зажать изделие одновременно в нескольких местах, позволяет создать большие прижимные усилия, делает возможным расположение прижимов в труднодоступных местах.

Сборочное и сборочно-сварочное оборудование (кондукторы, стенды, установки) является специализированным, рассчитанным на изготовление изделий одного типоразмера или группы однотипных изделий. Однако узлы сборочного оборудования (установочные и закрепляющие элементы, поворотные устройства, основания) имеют универсальное значение и используются в различном сборочном оборудовании. Универсально-сборные приспособления сварочного производства представляют собой набор нормализованных деталей и узлов, из которых многократно компонуют приспособления для сборки и сварки различных сварных узлов. После изготовления партии сварных узлов приспособление разбирают, и детали и узлы используют для компоновки новых приспособлений. Универсально-сборные приспособления наиболее рациональны в единичном, опытном и мелкосерийном производстве, когда использовать специальное оборудование экономически невыгодно.

Исходя из программы выпуска, конструкции изделия и технологии изготовления для сборки передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 используем специальное сборочное приспособление.

Механическое и вспомогательное оборудование включает: кантователи, позиционеры, манипуляторы, вращатели, подъемные площадки, люнеты и другое. Данное оборудование служит для установки и перемещения изделий в наиболее удобное для выполнения технологической операции положение и обеспечивает одно, два или три рабочих движений свариваемых изделий. Его использование позволяет оптимизировать положение изделия при сварке, улучшить доступ к сварным швам, повысить качество сварки, обеспечить получение конструкции согласно техническим требованиям.

Инструмент включает: молотки, зубила, щётки, пассатижи и другое.

Степень использования технологического, механического и вспомогательного оборудования зависит от сложности и объёма выполняемых работ. Ввиду того, что при сварке значительное время затрачивается на вспомогательные, сборочные и дополнительные работы, сокращение цикла производства и повышение качества и эффективности сварочных работ может быть достигнуто только при комплексной механизации всех операций.

При изготовлении передней рамы фронтального погрузчика МоАЗ 40484 применяем специализированное приспособление для сборки и сварки, которое позволяет упростить процесс сборки и сварки конструкции и повысить производительность. На поворотную раму кантователя устанавливают изделие. Детали зажимаются с помощью зажимов приспособления. Нижняя кромка рычага устанавливается параллельно срезу щеки. При повороте рамы на 180 щека заходит в прорезь рычага, фиксируя его в случае внезапного падения давления рабочей среды. Ось щеки расположена под углом 45 к продольной оси рычага. Щека вращается независимо от того, вокруг какой из осей, лежащих в плоскости, параллельной оси, производится поворот рамы кантователя. Конструкция зажимного устройства облегчает сборку и сварку рамных конструкций благодаря их надежной фиксации при вращении в разных плоскостях.

1.2.5 Анализ рациональности организации работ на участке, решений по охране труда, экологической безопасности, системы менеджмента качества и сертификации

Общие требования безопасности при проведении сварочных работ регламентируются стандартом СанПиН №11-14-94 "Работы электросварочные. Требования безопасности".

Каждое сварочное место оборудовано вентиляцией, которая входит в обще-обменную вентиляцию.

В процессе выполнения сварочных работ и осуществления технологического процесса в целом рабочим сопутствуют следующие опасные и вредные факторы:

1) вращающиеся и перемещающиеся части производственного оборудования;

2) перемещающиеся заготовки и детали;

3) повышенное напряжения в электрических цепях, при котором может произойти замыкание тока на землю через тело человека;

4) повышенная температура поверхностей оборудования и деталей;

5) повышенная запыленность и загазованность воздуха;

6) повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

7) высокий уровень шума и вибраций;

8) недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов;

9) возможность возникновения пожаров и взрывов, при выполнении сварочных работ;

10) травмы различного рода;

11) повышенный фон ультрафиолетового излучения сварочной дуги;

12) токсичное действие защитных газов и смесей;

13) статические и динамические перегрузки при выполнении сварочных работ в процессе изготовления изделия;

14) монотонность труда;

15) эмоциональные перегрузки.

Производство передней рама фронтального погрузчика МоАЗ 40484 осуществляется на средних площадях с высоким уровнем шума и вибраций, поэтому рекомендуется применить виброизолированную установку, которая улучшит условия работы персонала.

Общие требования безопасности:

1. К работе по выполнению электросварочных работ допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право проведения этих работ, прошедшие медицинский осмотр, инструктаж на рабочем месте, ознакомленные с правилами пожарной безопасности;

2. Электросварщику разрешается выполнять только ту работу, которая поручена непосредственным руководителем с письменного разрешения лица (главного инженера предприятия), ответственного за пожарную безопасность;

3. Основными средствами индивидуальной защиты электросварщика являются: спецодежда и спец обувь для электросварщиков, щиток (маска), очки, защищающие лицо, диэлектрические перчатки, брезентовые рукавицы, диэлектрические галоши;

4. Аргон, углекислый газ, используемые при сварке, хранятся в стальных баллонах емкостью 40 л. Хранение, перевозка и эксплуатация баллонов производится в вертикальном или горизонтальном положении.

Требования безопасности перед началом работ:

а) получить задание на производство работы и пройти инструктаж на рабочем месте;

б) проверить рабочую одежду и рукавицы и убедиться, что на них нет следов масла, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей;

в) развевающихся частей, куртка должна быть одета навыпуск, пуговицы застегнуты, брюки одеты поверх сапог, маска должна быть застегнута на подбородочный ремень, а волосы убраны под маску;

г) после получения задания электросварщик обязан: произвести осмотр сварочных проводов, убедиться, что все вращающиеся части надежно ограждены, устройства заземлены и доступны для осмотра, проверить наличие и исправность инструмента, проверить наличие ширм или защитных экранов.

Требования безопасности при выполнении работ

Электросварщик обязан выполнять работы при соблюдении следующих требований безопасности:

а) постоянно следить за исправностью электрооборудования и соединяющих проводов;

б) следить, чтобы провода сварочной цепи не подвергались механическим и тепловым воздействиям, которые могут привести к нарушению или повреждению их целостности;

в) если в процессе работы или в перерывах на рабочем месте будет обнаружен запах горючего газа (утечка из газового поста, газопровода, газового баллона), то следует немедленно прекратить все электросварочные работы, сообщить бригадиру или мастеру, произвести отключение источника питания и уйти в безопасное место.

Требования безопасности в аварийных ситуациях

а) при возникновении очагов пожара немедленно сообщить о случившимся администрации, одновременно выключить вентиляцию, источник тока и приступить к тушению огня местными средствами пожаротушения до появления пожарных;

б) в случае появления опасности для своего здоровья, или здоровья окружающих людей, отключить источник тока, покинуть опасную зону и сообщить об опасности непосредственному руководителю;

в) в случае возникновения несчастного случая немедленно сообщить мастеру, бригадиру или находящемуся вблизи другому рабочему, при необходимости оказать первую помощь пострадавшему.

Требования безопасности по окончанию работы

После окончания работ электросварщик обязан:

а) выключить рубильник сварочного аппарата, а при работе на автоматах и полуавтоматах перекрыть воду, при сварке в среде защитного газа перекрыть вентиль баллона и снять давление с редуктора;

б) собрать провода и защитные приспособления, уложить их в отдельное место или сдать их в кладовую;

в) выключить местную вентиляцию;

г) убрать рабочее место от обрезков металла, огарков электродов и других материалов;

д) перед уходом с рабочего места тщательно осмотреть все места, куда

могли долететь раскаленные частицы металла и убедиться в отсутствии тлеющих предметов - очагов возможного возникновения пожара;

е) сдать сменщику и руководителю рабочее место чистым, сообщить обо всех неприятностях и замечаниях обнаруженных за смену, после чего снять спецодежду и повесить ее в шкаф.

Созданная и сертифицированная на соответствие требованиям международного стандарта ИСО 9001-2000, защищенная сертификатами в национальной, российской и международной системах соответствия действующая система качества на предприятии, позволяет поставлять вагоны как на внутренний рынок, так и в Россию, Украину, Узбекистан, Казахстан, Туркменистан, Молдову, страны Балтии.



1.3 Анализ литературы и патентов

Целью анализа литературы и патентов является поиск более перспективных и современных материалов, оборудования и других более совершенных изобретений для дальнейшей их реализации в производстве с целью усовершенствования различных технологических процессов.

Целью данного литературного обзора является поиск и выбор оптимального сварочного оборудования для механизированной сварки.

Для выбора оптимального сварочного оборудования по критериям цена/качество используем источники из Internet, а так же результаты патентного поиска.

Основное назначение всех сварочных источников -- обеспечивать стабильное горение сварочной дуги и ее легкое зажигание. Одним из самых важных параметров сварочного процесса является его устойчивость к колебаниям и помехам.

К технологическим преимуществам аппаратов для механизированной сварки относятся:

- высокая производительность процесса и хорошее качество швов;

- возможность ведения полуавтоматической сварки коротких швов во всех пространственных положениях;

- возможность сварки соединений на весу без дополнительных подкладок, удерживающих металл от вытекания, а также сварки металлов малых толщин.

К производственным преимуществам относится отсутствие вредных выделений и малая токсичность при сварке.

Экономические преимущества:

- низкая стоимость сварных соединений, выполненных в углекислом газе в сравнении со стоимостью сварных соединений, выполненных электродами;

- высокое качество соединений и технологические преимущества.

Сварочный аппарат JASIC MIG500 для дуговой сварки плавящимся электродом (рисунок 1.7).

Функциональные особенности:

Данный аппарат предназначен для использования на различных предприятиях машиностроительной отрасли, при производстве различных изделий. Широчайшая многофункциональность аппарата (сварка ММА, сварка MIG/MAG, сварка TIG, сварка TIG пульсирующей дугой, сварка MIG/MAG пульсирующей дугой, cдвоенной пульсирующей дугой и т.д.) позволяет производить продукцию из различных марко-профилей металла в любых пространственных положениях. Весьма перспективным является то, что данные аппараты можно использовать на предприятиях где часто изменяется номенклатура выпускаемой продукции и маркопрофили металла, идущего на ее изготовление.

Рисунок 1.7- Сварочный аппарат JASIC MIG500

Технические характеристики сварочного аппарата JASIC MIG500 представлены в таблице 1.3.



Таблица 1.3 - Технические характеристики сварочного аппарата JASIC MIG500

Наименование параметра	Значение
Напряжение	380 В (+/- 15%)
Сварочный ток	10 -- 500 А
Продолжительность нагрузки	85 %
Диаметр электрода	0,9 -- 1,6 мм

Сварочныый полуавтомат WOLTERSDORF MIG-550 Puls (рисунок 1.8) - это мощный промышленный сварочный полуавтомат с тиристорным управлением последнего поколения, имеет 3 основные программы для сварки низколегированных, легированных сталей, алюминия толщиной от 0.8 до 30мм в среде защитных газов. Индивидуальная настройка импульса и сварочного напряжения. Выносной 4-х роликовый механизм подачи проволоки. Высокое качество сварки, стабильный качественный шов. Надежный энергосберегающий медный трансформатор. Предназначен для использования в тяжелой промышленности при проведении непрерывной интенсивной сварки, решения задач отвода тепла от сварочной ванны при сварке тонкостенных конструкций и снятия оксидной пленки при сварке алюминия и сплавов.

Рисунок 1.8 - Сварочный аппарат WOLTERSDORF MIG-550 Puls



Технические характеристики представлены в таблице 1.4.

Возможности:

- Предгаз;

- Плавный старт;

- Постгаз;

- Отжиг проволоки;

- Сварка точками;

- Цифровая индикация;

- Синергеттика;

Таблица 1.4 - Технические характеристики сварочного аппарата WOLTERSDORF MIG-550 Puls

Наименование параметра	Значение
Напряжение	380 В
Сварочный ток	50 -- 550А
Продолжительность нагрузки	100 % - 400 А 60% - 500 А
Диаметр электрода	1,0 -- 1,6 мм
Система охлаждения	Жидкостная, встроеная
Кол-во хладагента, л	4,5
КПД, %	85

Сварочный аппарт Оливер ПРОФИ 400 MIG/MAG (рисунок 1.9) Сварочные аппараты "Оливер ПРОФИ" 400 предназначены для дуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов и ручной дуговой сварки. Отличительной особенностью сварочного аппарата "Оливер ПРОФИ" 400 является высокая стабильность процесса сварки и глубокий провар в режиме “Ar+CO2”. В этом режиме в качестве защитного газа необходимо использовать смесь аргона с углекислым газом в соотношении 80%Ar и 20%CO2. При наличии смесителя содержание Ar можно повысить до 95% для улучшения стабильности процесса сварки. Сварочные аппараты предназначены для промышленного применения. Технические характеристики представлены в таблице 1.5

Функционал сварочного аппарата обеспечивает:

Возможность осуществления дуговой сварки в среде защитных газов (MIG/MAG), сварки ММА (ручной дуговой сварки покрытыми электродами).

Использование технологии IGBT, а также уникальное управление повышают надежность сварочного аппарата.

Высокая производительность и продолжительное время сварки.

Осуществляет управление замкнутой системой обратной связи, обеспечивает постоянство значения рабочего напряжения и компенсирует перепады напряжения в диапазоне +/- 15%.

При дуговой сварке в среде защитных газов используется контур управления с уникальными динамическими характеристиками, дуга при этом стабильна, образуется мало брызг, сварка имеет хорошую форму и является эффективной.

Быстрая работа на холостом ходу и функция медленной подачи проволоки улучшают розжиг дуги.

Стабильный ток и превосходный розжиг дуги при сварке ММА, при этом могут использоваться электроды с различным покрытием.

Частота инвертора составляет 20 кГц, что сильно уменьшает размеры и вес сварочного аппарата.

Существенное уменьшение потери сварочных материалов, увеличивает эффективность сварки и экономит энергию.

Частота переключений находится за пределами звуковых частот.

Таблица 1.5 - Технические характеристики сварочного аппарата Оливер ПРОФИ 400 MIG/MAG

Напряжение источника питания, В	380
Диапазон регулировки сварочного тока, А	20-400
Диапазон регулировки напряжения, В	15-48
Напряжение холостого хода, В	75
Входной ток, А	34
Рабочий цикл ПВ, при 100%, В	400
КПД, %	85
Вес, кг	35

Рисунок 1.9 - Сварочный аппарат Оливер ПРОФИ 400 MIG/MAG

Сварочный полуавтомат ESAB WARRIOR (MIG) 500I CC/CV (рисунок 1.10) принципиально новый сварочный аппарат, который расширит Ваши возможности. Сварочный аппарат Warrior, разработанный при участии специалистов сварочного производства на основе современных технических разработок компании ЭСАБ, является таким же мощным и надежным, как и Вы.

Благодаря инновационной технологии ЭСАБ и передовым методикам повышения эффективности производства, сварочный аппарат Warrior сочетает в себе характеристики, которые Вам необходимы, и новаторские решения, которых Вы ожидаете.

Этот многофункциональный аппарат разработан для дуговой сварки сплошными проволоками (MIG/MAG), дуговой сварки порошковой проволокой (FCAW), дуговой сварки штучным покрытым электродом (MMA), аргонодуговой сварки неплавящимся электродом (TIG), а также для воздушно-дуговой строжки угольным электродом (Arc Gouging) и обеспечивает силу тока до 500 А при ПВ=60%. Технические характеристики сварочного нвертора приведены в таблице 1.6.

Располагает полным набором функций:

Сварка порошковыми и сплошными проволоками диаметром 0,8-2,0 мм

Отличные сварочные характеристики на токах до 500 А

Широкие возможности при сварке электродами с основным и целлюлозным покрытием