Описание сварной конструкции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В решении задач научно-технического прогресса важное место принадлежит сварке. Сварка является технологическим процессом, широко применяющимся практически во всех отраслях промышленности. Получение необходимых механических и физических свойств сварных соединений главная задача, решение которой должны обеспечить технологические процессы сварки.

Сварка - это технологический процесс получения неразъёмных соединений из металлов и сплавов, как между собой, так и с не металлами путем восстановления межатомных связей при их местном или общем нагреве или пластической деформации или совместного действия того и другого.

Конечная цель сварочного производства - выпуск конкурентоспособной продукции, отвечающей по своим экономическим показателям и эксплуатационным характеристикам мировым стандартам. Сварные конструкции должны отвечать по своим конструктивным формам, механическим и физическим свойствам тому эксплуатационному назначению и условиям работы, для которых они создаются. Сегодня в большинстве производств трудоемкость сборочно-сварочных работ обычно приближается или превосходит трудоемкость механообработки резанием и значительно превышает затраты труда на всех других технологических этапах производства. При этом анализ процесса снижения трудоемкости по видам работ показывает, что в результате широкого внедрения эффективных средств механизации и автоматизации относительная трудоемкость заготовительных процессов и механообработки резанием из года в год неуклонно сокращается, тогда как относительная трудоемкость сборки-сварки, как правило, неуклонно растет. Высокая эффективность сборочно-сварочного производства может быть получена за счет широкого внедрения передовой технологии, высокоэффективных средств механизации и автоматизации сборки-сварки и научной организации труда.

В настоящее время в производстве сварных конструкций приоритетное значение имеет рациональное использование и экономия сварочных материалов, уменьшение времени сборочно-сварочных и вспомогательных операций, а также снижение вредных выбросов в атмосферу.

С применением сварки создаются серийные и уникальные машины, речные и морские суда, металлические мосты, котлы, трубопроводы различных диаметров и протяженности, краны башенные и др. Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и технологию производства многих изделий.

Сварочное производство - комплексное производство, включающее в себя основные операции (сборку, сварку, правку), вспомогательные операции (транспортные, наладочные, контрольные и др.) и операции обслуживания (ремонтные и т.д.). Комплексная механизация сварочного производства имеет чрезвычайное значение, так как механизация только самого процесса сварки не может обеспечить высокий уровень механизации сварочных цехов.



1. Технологический раздел

1.1 Описание сварной конструкции, ее назначение

Сварная конструкция «Рамка» КБК-2.01.06.01.000А является узлом каркаса кабины машиниста башенного крана. Рамка предназначена для установки стекла, чтобы крановщик имел хороший обзор сбоку при подымании и опускании грузов. Конструкция рамки спроектирована с учетом открывания / закрывания бокового окна.

Рамка собирается в боковое окно и устанавливается по петлям в каркас кабины машиниста. В кабине применяется два боковых окна левого и правого исполнения.

Данный сварной узел состоит из следующих сборочных единиц и деталей:

- позиция 1 - труба в сборе (сб. ед.) 1 шт;

- позиция 2 - панель 1 шт;

- позиция 3 - труба 1 шт;

- позиция 4 - труба 1 шт;

- позиция 5 - труба 1 шт;

- позиция 6 - уголок 3 шт;

- позиция 7 - косынка 2 шт;

- позиция 8 - косынка 1 шт;

- позиция 9 - косынка 1 шт.

Габаритные размеры рамки:

- длина - 882;

- ширина - 950;

- высота - 23.

Масса рамки составляет 12,4 килограмма.

Данная конструкция является технологичной, так как она обладает всеми необходимыми эксплуатационными качествами и может быть изготовлена с минимальной трудоемкостью, расходом материала и себестоимостью.

Все детали должны изготавливаться в соответствии с ГОСТом. Отклонение размеров на деталях, выполняемых резкой, должны соответствовать ГОСТ 25347-82. Сварной узел необходимо изготавливать строго по размерам, с высокой точностью, согласно техпроцессу.

1.2 Обоснование материала сварной конструкции

Выбор материала - важный этап проектирования, так как материал оказывает значительное влияние на эксплуатационные качества конструкции, на ее массу и экономичность изготовления. Поэтому материал выбирается с учетом характера эксплуатационных нагрузок (усталостных, ударных, статических), условий работы конструкций (низкие и высокие температуры), агрессивной среды, износа и т.д.

Важным параметром качества материала является стабильность его свойств - величина интервала в разбросе показателей механических характеристик. Чем меньше интервал, тем качественнее материал. Кроме того, при выборе материала учитывают свариваемость, первоначальные затраты на материал, технологическую обработку, проведение сварочных операций и т.д.

Для изготовления рамки выбрана сталь 09Г2С, которая обеспечивает надёжность эксплуатации при заданных нагрузках и переменных температурах, обеспечивает необходимую прочность и жесткость. Данная марка стали хорошо сваривается без предварительного и сопутствующего подогрева и не склонна к отпускной хрупкости. Применение стали 09Г2С позволит повысить срок службы сварной конструкции.

Химический состав стали приводим в таблицe 1.



Таблица 1 - Химический состав стали

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов ,%
		C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu
09Г2С	19281-89	0,08-0,12	0,17-0,38	1,40-1,80	< 0,30	< 0,30	< 0,30

Поверхность проката должна быть чистой, без трещин, пузырей, вкатанной или невытравленной окалины, инородных включений и темных пятен. Дефекты местного характера допускается удалять путем зачистки при условии, что предельные минусовые отклонения по толщине листов не будут превышать норм.

Механические свойства стали приводим в таблице 2.

Таблица 2 - Механические свойства стали

Марка Стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, мД/м2 при t=-40оС
09Г2С	19281-89	430-490	265-345	21	29-39

Свариваемость стали 09Г2С можно определить по эквиваленту углерода

(1)

где С - содержание углерода, %;

Mn - содержание марганца, %;

Ni - содержание никеля, %;

Cr - содержание хрома, %;

Mo - содержание молибдена, %;

V - содержание ванадия, %.

Стали у которых Сэ = (0,2 … 0,45%), хорошо свариваются, т.е. не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки. По расчетам для стали 09Г2С Сэ= 0,23%.

1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Рамку изготавливают согласно техническим требованиям на изделие, требованиям конструкторской документации.

Требования к материалам:

- наличие сертификата на материал;

- соответствие материала требованиям стандартов;

- соответствие материала техническим условиям на рамку;

- наличие входного контроля на предприятии.

Требования к заготовкам:

- детали поступающие на сборку должны быть принятыми отделов технического контроля (ОТК), иметь сопроводительный ярлык;

- детали должны быть очищены от ржавчины, заусенцев, масла и других загрязнений.

Требования к сварным соединениям:

- прихватки сварных конструкций при сборке необходимо размещать в местах расположения сварных швов и должны быть в пределах 40 - 50% от ширины сварного шва;

- свариваемые кромки деталей в местах расположения сварных швов должны быть очищены от коррозии, грязи, масла и других загрязнений;

- зазоры в сварных соединениях, собранных под сварку, должны соответствовать требованиям ГОСТ 14771-76, для нестандартных швов - согласно требованиям чертежа;

- при сварке необходимо строго соблюдать технологический процесс;

- сварные узлы после сварки должны предъявляться на контроль ОТК до окраски и грунтования.

Требования к сборке и сварке:

- обеспечение свободного доступа к сварному узлу;

- наличие техпроцессов на сборку-сварку рамки;

- рабочее место должно быть аттестовано;

- сборку рамки необходимо производить в проверенной оснастке;

- длина прихваток Lпр =5 - 10мм в зависимости от габаритов узла.

Требования к сварочным материалам:

- сварочная проволока, применяемая для сварки рамки должна удовлетворять требованиям технических условий (ТУ) и конструкторской документации (КД) на изготовление, иметь сертификат соответствия;

- сварочная углекислота и аргон должны иметь необходимую чистоту, соответствовать ГОСТу, быть принятой ОТК внешней приемки.

Требования к сварочному оборудованию:

- оборудование должно быть заземлено, пройти испытание по электробезопасности;

- сварка должна производиться на исправном оборудовании, укомплектованном средствами измерений, предусмотренными заводом изготовителем;

- параметры режимов сварки должны контролироваться по приборам или таблицам, установленным на оборудовании.

Требования контроля и устранения дефектов:

- контроль качества швов сварных соединений производить методом внешнего осмотра и измерений согласно ИОТ-197 (инструкции по охране труда). При выявлении дефекты исправляются вырезкой дефектного места с последующей заваркой и повторным контролем.

1.4 Определение типа производства

Все машиностроительные предприятия, цехи и участки могут быть отнесены к одному из трёх типов производства:

- единичному;

- серийному;

- массовому.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объёмом их выпуска. Оно отличается универсальностью оборудования и рабочих мест.

Технологический процесс в серийном производстве дифференцирован, т.е. разделён на отдельные операции, которые закреплены за отдельными рабочими местами.

Сравнительно устойчивая номенклатура позволяет широко применять специальные сборочно-сварочные приспособления, внедрять автоматизированные способы сварки, а на отдельных участках организовать поточные линии. При этом используется как общецеховой транспорт, так и напольный

В серийном производстве более детально разрабатываются технологические процессы с указанием режимов работ, способов контроля.

Серийное производство значительно эффективнее, чем единичное, так как более полно используется оборудование, а специализация рабочих мест обеспечивает производительность труда. В зависимости от числа изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Массовое производство характеризуется непрерывным изготовлением узкой номенклатуры изделий в течение продолжительного времени и большим объёмом выпуска.

Исходя из массы рамки - 12,4 кг и её габаритов, а также заданной программы выпуска 14 000 шт, с учётом особенностей каждого типа производства выбирается тот или иной тип производства. В данном случае выбирается крупносерийный тип производства.



1.5 Выбор и обоснование методов сборки и сварки

В условиях серийного производства сборку под сварку следует производить на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях, которые обеспечивают требуемое взаимное расположение входящих в конструкцию деталей и точность сборки изготавливаемой сварной конструкции в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку.

Кроме того, сборочные приспособление обеспечивают снижение длительности сборки и повышение производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшение качества готовой сварной конструкции.

Собираемые под сварку детали рамки собираются в приспособлении при помощи баз, пальцев и быстрозажимных прижимов.

Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

- толщины свариваемого материала;

- протяжённости сварных швов;

- требований к качеству выпускаемой продукции;

- химического состава металла;

- предусматриваемой производительности;

- себестоимости 1 кг наплавленного металла.

Среди способов электродуговой сварки наиболее распространенной является механизированная сварка в среде защитных газов.

Технологическими преимуществами сварки в защитных газах является:

- отсутствие необходимости применения флюсов или обмазок, а следовательно и очистки швов от шлака и неиспользуемого флюса;

- относительная простота процесса сварки;

- возможность механизации процесса во всех пространственных положениях;

- возможность сварки различных, активных металлов;

- возможность наблюдения за дугой и регулирования процесса сварки;

- высокая производительность процесса;

- при сварки в инертных газах минимальное взаимодействие металла с кислородам и азотом;

- высокая степень концентрации источника тепла, что позволяет сократить зону термического влияния и уменьшить коробление изделия.

В базовом варианте для сварки рамки использовалась механизированная сварка в среде СО2, полуавтоматом отечественного производства А-825 с источником питания ВДУ-403 на 400А.

Наиболее целесообразно при сварке рамки применять механизированную сварку в смеси М21 82%Ar+18%СО₂ по ряду следующих причин:

- большая глубина проплавления по сравнению с ручной дуговой сваркой;

- меньшее разбрызгивание по сравнению со сваркой в чистом СО₂ (15-20%) - разбрызгивание около 5%;

- высокая производительность сварки;

- меньшая трудоемкость зачистки сварных швов и околошовной зоны.

1.6 Режимы сварки

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры:

- диаметр проволоки, мм - сила сварочного тока, А - напряжение на дуге, В - скорость сварки, м/ч - скорость подачи электродной проволоки, м/ч - вылет электрода, мм - расход газа, л/мин.	d; Iсв; Uд; Vсв; Uпод; Lэ;

Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Поэтому, чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин, и свойств свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки, но также и технологические факторы, как род и плотность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструкционная форма соединения и величина зазора.

Скорость сварки Vсв, м/ч, определяем по формуле

, (2)

где бH - коэффициент наплавки, г/А•ч;

I - сила сварочного тока, А;

г - удельная плотность наплавленного металла, г/см3;

г = 7,85 г/см3;

Fн - площадь сечения наплавленного металла, мм2.

Площадь сечения Fн, мм2, наплавленного металла определяем по формуле

(3)

где k - катет шва, мм;

k=4мм;

g - выпуклость шва, мм.

(4)

Силу сварочного тока и коэффициент наплавки подбираем по таблице 14 [4] в зависимости от катета сварного шва. Согласно приведенным выше расчетам принимаем скорость сварки Vсв = 28-33 м/ч.

Скорость подачи сварочной проволоки Vпод, м/ч, определяем по формуле

, (5)

где d - диаметр электродной проволоки, мм.

Согласно приведенным выше расчетам принимаем скорость подачи электродной проволоки Vпод=325-375 м/ч.

Режимы сварки приводятся в таблице 4.



Таблица 4 - Режимы сварки

Катет шва k, мм	Диаметр электрода d, мм	Сила сварочного тока I, А	Напряжение U, В	Скорость сварки Vсв, м/ч	Скорость подачи проволоки Vпод, м/ч	Вылет электро да, мм	Расход защитного газа, л/ч
4	1,2	200-230	24-27	28-33	325-375	12-14	9-12

Компьютерный расчет режимов сварки приводим в приложении А.

1.7 Выбор сварочных материалов

Для изготовления рамки применяется низколегированная сталь 09Г2С.

Для сварки рамки используется стальная сварочная проволока Св-08Г2С поставляемая по ГОСТ 2246-70. Данная сварочная проволока обеспечивает получение хороших механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом. Сварные швы получаются хорошего формирования и с отсутствием горячих и холодных трещин, т.е. получения металла шва с достаточной технологической прочностью. Химический состав металла шва выше, чем химический состав основного металла, что позволяет получить сварные швы хорошей коррозионной стойкости.

Химический состав и свойства металла шва при сварке в защитных газах определяется в первую очередь составом электродной проволоки. Для сварки в смеси газов аргон и углекислый газ используют проволоку из легированной стали, которая в своем составе содержит повышенное количество раскислителей и минимальное количество серы и фосфора.

Химический состав проволоки должен соответствовать химическому составу основного металла, а ее механические свойства должны быть не ниже предела механических свойств основного металла.

Исходя из вышесказанного, для сварки рамки применяется сварочная проволока Св-08ГС, поставляемая по ГОСТ 2246-70.

По сравнению со сварочной проволокой Св-08Г2С данная проволока имеет ряд преимуществ, которыми являются пониженный расход материала, снижение затрат на создание конструкций всевозможных видов и возможность сварочных работ под высоким давлением, более низкая стоимость, так как содиржит меньше легирующих элементовраскислителей . Химический состав сварочной проволоки Св08ГС приводится в таблице 4.

сварка сталь проволока

Таблица 4 - Химический состав сварочной проволоки

Марка проволоки	ГОСТ	С	Mn	Si	Сr	Ni	P	S
						не более
Св-08ГС	2246-70	0,050-0,110	1,400-1,700	0,700-0,950	?0,200	0,250	0,030	0,025

В качестве защитной среды используем смесь 80%Ar+20%СО2.

Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050-85. Этот газ без цвета с едва ощутимым запахом, в нормальных условиях хорошо растворяется в воде и придает ей кисловатый вкус. При повышенном давлении и низкой температуре углекислый газ переходит в жидкое или твердое состояние. Углекислый газ, предназначенный для сварки, предусматривает два сорта сварочной углекислоты: первый сорт с содержанием СО2 не менее 99,5%, второй сорт с содержанием СО2 не менее 98,8%.

Аргон - инертный одноатомный газ без цвета, запаха, тяжелее воздуха. Он обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон для сварки поставляется по ГОСТ 10157-73. Наиболее оптимальный вариант газовой смеси 18% - углекислого газа и 82% аргона. Газ хранится и транспортируется в танках и баллонах под давлением 5-15 МПа. Питание постов осуществляется централизованно при помощи смесителя газов.



1.8 Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки, инструмента

На основании рассчитанных режимов для сварки рамки выбирается сварочный аппарат FastMig KM 300, который предназначен для основных нужд механизированной сварки средней и тяжелой промышленности. Установление сварочных параметров производится легко и точно благодаря цифровому дисплею и плавной регулировке.

В серию FastMig входят мощные и высокопроизводительные источники питания на 300, 400 и 500 ампер, представляющие современную компактную конструкцию, которая на 70 % легче и объем потребляемой ею энергии на 10 % меньше, чем у источников соответствующей мощности, управляемых переключателями. В серию входит так же водоохладитель Fast - Cool 10 для охлаждения горелок Mig/Mag.

Технические характеристики полуавтомата сводим в таблицу 5.

Таблица 5 - Технические характеристики полуавтомата

Характеристики	FastMig™ KMS 300
Напряжение подключения	400 B -15 %...+20 %
Мощность подключения 100 % ПВ	12,9 кВА
Макс. нагрузка 100 % ПВ	300 A
Диапазон сварочного тока MIG	10 В ... 37 В
Диапазон сварочного тока Шт.эл.	10 A ... 300 A
Макс. сварочное напряжение	46 В
Напряжение холостого хода	65 В / 25 Вт
К.П.Д.	87 %
Коэффициент мощности	0,9
Габариты Д х Ш х В	590 x 230 x 430 мм
Масса	34 кг

Технические характеристика сварочного полуавтомата приведены в приложении Б.

При разработке необходимо учитывать то, что выбор сборочно-сварочного приспособления должен обеспечивать следующие:

- уменьшение трудоемкости работ, повышение производительности труда рабочих;

- повышение точности работ, улучшение качества продукции;

Приспособления должны удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать наилучший порядок сборки;

- должны быть жесткими и прочными, для точного закрепления деталей;

- обеспечить доступность к местам установки деталей;

- обеспечить положение деталей, с наименьшим числом поворотов;

- обеспечить свободный доступ при проверке изделия;

- обеспечить безопасное выполнение сборочно-сварочных работ.

Для организации технологического процесса, а так же для проведения слесарных работ для сварочных операций используется № 2 и № 7 комплекты инструментов.

В комплект инструментов №2 входят: молоток, напильник, плоскогубцы, скребок и металлическая щётка для зачистки брызг металла, мел, ручная шлифовальная машинка, клеймо, защитные очки, щиток и набор светофильтров.

1.9 Определение технических норм времени на сборку и сварку

Норма времени на сборку металлоконструкций под сварку определяется как сумма затрат времени на поворот конструкции в процессе сборки а, также время на съем сварной конструкции с приспособления, и ее укладки на место складирования. Норму штучного времени на сборку подножки составителя Тшт.сб, мин, определяем по формуле



Тшт.сб=(?Ту+?Ткр+?Тпр+?Тпов+Тсн)к , (4)

где ?Ту - затраты времени на установку деталей, мин;

?Ту = 4,0 мин;

?Ткр - затраты времени на крепление собираемых деталей, мин;

?Ткр = 0,08 мин;

?Тпр - затраты времени на прихватку собираемых деталей, мин;

?Тпр = 1,08 мин;

?Тпов- затраты времени на поворот собранного узла, мин;

?Тпов = 0 мин;

Тсн - затраты времени на съем конструкции с приспособления и укладки ее на место складирования, мин;

Тсн= 0,2 мин;

к - коэффициент учитывающий подготовительно-заключительное время организацию рабочего места, отдых и естественные

надобности;

к=1,12 - для крупносерийного производства.

Норму времени на механизированную сварку в защитных газах Тшт.св, мин, определяем по формуле

(5)

где То - основное время сварки на 1м шва, мин;

Тв.и - вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием

и работой оборудования, мин;

Тв.ш - вспомогательное время, связанное со сварным швом, мин;

lш - длинна сварного шва, м;

lш = 1,68 м.

к2 - коэффициент, учитывающий подготовительно заключительное

время, а также время на отдых и естественные надобности;

к2 =1,12 (для крупносерийного производства [с.22, 4 ])

Основное время сварки То, мин это время непосредственного горения дуги, определяем по формуле

, (6)

где Fн - площадь сечения наплавленного металла, мм2;

г - удельная плотность наплавленного металла, г/cм3;

Iсв - сварочный ток, А;

бн - коэффициент наплавки, г/Ач.

Вспомогательное время, связанное со свариваемым изделием Тв.и, мин, определяем по формуле

Тв.и=Ту + Ткр + Тпов + Тп.св + Ткл + Тсн , (7)

где Ту - время на установку сборочной единицы на стол сварщика, мин; Ту= 0,7 мин;

Тпов - время на поворот сборочной единицы при сварке, мин; Тпов = 0,1 мин;

Тп.св - время на перемещение сварщика, мин; Тп.св = 0,14 мин;

Ткл - время на установку клейма, мин; Ткл= 0,1 мин;

Тсн - время на съем сварного узла, мин; Тсн= 0,3 мин.

Тв.и=0,7+0,1+0,14+0,1+0,3=1,54 мин

Вычисляем вспомогательное время

Тшт.св = [(1,84+0,7)1,68+1,54]1,12=6,5 мин

1.10 Расчет количества наплавленного металла, расхода сварочных материалов, электроэнергии

Масса наплавленного металла mн.м, кг, определяем по формуле

mн.м= Fн гl, (8)

где Fн - площадь сечения наплавленного металла, см2;

Fн =0,13 см2;

г - удельная плотность металла, г/см3;

г=7,85 г/см3;

l - длина шва, см;

l=168см.

mн.м=0,137,85168=171,4гр=0,171кг

Расход проволоки при механизированной сварке в среде М21 mпр, кг, определяем по формуле

mпр=kрmн.м, (9)

где mпр - масса расходованной проволоки, кг;

kр - коэффициент расхода, учитывающий потери проволоки на

разбрызгивание;

kр пр=1,05 - при сварке в смеси Ar+СО2;

kрбаз=1,2 - потери проволоки в среде СО2.

mпр баз=1,20,171=0,206 кг,

mпр пр=1,050,171=0,18 кг

Расход защитного газа mг, кг, определяем по формуле

mг=1,5mпр, (10)

где mг - расход защитного газа, см3;

mпр - масса расходованной проволоки, кг;

mгбаз=1,50,206 = 0,309 кг,

mгпр=1,50,18 = 0,27 кг

Расход электроэнергии W, кВт/ч, определяем по формуле

W=бHmH.M, (11)

где бH - удельный расход электроэнергии на 1кг наплавленного металла, кВт•ч/кг;

бH=6 кВт•ч/кг для проектного варианта;

бH=7 кВт•ч/кг для базового варианта.

Wпр = 60,17 = 1,03 кВт /ч,

Wбаз = 70,17 = 1,20 кВт /ч

Данные расчетов пункта заносим в таблицу 7.

Таблица 7 - Расход сварочных материалов и электроэнергии

Наименование узла	Программа, шт.	Расход материала на узел, кг	Расход эл.энергии на узел, кВт /ч	Расход материала на программу, кг	Расход эл.энергии на программу, кВтч
		Проволока	Газ		Проволока	Газ
			СО2	Ar			СО2	Ar
Рамка базовый	15 000	0,206	0,309	-	1,20	2 880,26	4 320,39	-	16 801,51
Рамка проект.	15 000	0,180	0,054	0,216	1,03	2 520,23	756,07	3 024,27	14 401,30

1.11 Расчет количества оборудования и его загрузки

Требуемое количество оборудования рассчитываем по данным техпроцесса.

Определяем действительный фонд времени работы оборудования ФД ч, по формуле

, (12)

где П - процент простоя времени оборудования в ремонте, %;

П=3%;

ФД - действительный годовой фонд рабочего времени, ч;

ФН - номинальный годовой фонд рабочего времени, ч.

Трудоемкость изготовления сварных конструкций ТО, н/ч, рассчитываем по формуле

(13)

где Тшт.о - норма штучного времени на изготовление основной сварной конструкции, мин;

Тшт.д - норма штучного времени по дополнительным сварным конструкциям, мин;

N - количество деталей в партии, шт.

Трудоемкость изготовления балки, рассчитываем по формуле

Трудоемкость изготовления рычага, рассчитываем по формуле

Результаты расчетов трудоемкости сводятся в таблицу 8.

Таблица 8 - Трудоемкости изготовления узла

Наименование сварных конструкций	Наименование операций	Норма штучного времени, мин	Программа В, шт	Трудоёмкость Т, н-ч
Рамка КБК-2.01.06.01.000	Сборочная Сварочная Слесарная	Тшт.сб=6,0 Тшт.св=6,5 Тшт.сл=2,8	15 000	1 500 1 625 700
Балка КБ-405.1А.03.01.230	Сб.-сварка Слесарная	Тшт.сб.св=20,8 Тшт.сл=3,1	15 000	5 200 775
Рычаг упорный	Сб.-сварка Слесарная	Тшт.сб.св=17,4 Тшт.сл=3,3	15 000	4 350 825

Рассчитываем количество оборудования по операциям технологического процесса Ср, н-ч, по формуле

, (14)

где Т - трудоемкость программы по операциям, н-ч;

ФД - действительный фонд времени работы оборудования;

КН - коэффициент выполнения норм;

Кн = 1,1.

Принимаем одну единицу оборудования.

Принимаем одну единицу оборудования.

Для балки количество оборудования составит

Принимаем три единицы оборудования.

Для рычага количество оборудования составит

Принимаем три единицы оборудования.

По слесарной операции количество оборудования составит

Принимаем одну единицу оборудования.

Принятое количество оборудования определяем путем округления расчетного количества в сторону увеличения до ближайшего целого числа. Количество оборудования представлено в таблице 9.

Таблица 9 - Количество оборудования

Наименование оборудования	Количество	Мощность, кВ•А
Сварочный полуавтомат	9	12,9
Сборочное приспособление	1	-
Стол сварщика	1	-
Сборочно-сварочное приспособление	6	-
Плита слесарная в комплекте с инструментами	1	-
Консольный кран	1	6,2



Рассчитываем коэффициент загрузки оборудования Ко, по формуле

(15)

где СР - расчетное количество оборудования, шт;

Спр - принятое количество оборудования; шт.

Определяем средний по участку коэффициент загрузки оборудования Ко.ср, по формуле

(16)

Необходимо стремиться к тому, чтобы средний коэффициент загрузки оборудования был как можно ближе к единице. В серийном производстве - 0,65…0,78, при односменной работе цехов.

График загрузки оборудования строим на основании расчетов (на оси y - Ко, на оси x - Сп). График загрузки оборудования представлен на рисунке 1.



Рисунок 1 - График загрузки оборудования

1.12 Расчет численности работающих

Определяем численность производственных рабочих (сборщиков, сварщиков и слесарей).

Численность основных рабочих Ро.р, определяем для каждой операции, по формуле

, (19)

где Тгод - трудоемкость на годовую программу, н-ч;

Фд - действительный годовой фонд рабочего времени одного

рабочего, ч;

КВ - коэффициент выполнения норм выработки;

КВ=1,1.

Принимаем одного человека.

Принимаем одного человека.

Принимаем трех человек.

Принимаем трех человек.

Принимаем одного человека.

Число работающих округляется до целого числа с учетом количества оборудования. При поточной организации производства число основных рабочих определяется по числу единиц оборудования с учетом его загрузки, возможного совмещения профессий и планируемых невыходов по уважительным причинам.

Определяем суммарное количество основных рабочих Ро.р, по формуле

(20)

Определяем численность вспомогательных рабочих Рв.р, по формуле



(21)

Принимаем двух человек.

Определяем численность служащих Рсл, по формуле

(22)

Принимаем двух человек.

Численность работающих приводим в таблице 10.

Таблица 10 - Численность работающих

Категории рабочих	Количество	Разряд
Основные: - сборщик - сварщик - сборщик-сварщик - слесарь	1 1 6 1	4 4 4 3
Итого	9	-
Вспомогательные рабочие: - наладчик - слесарь-ремонтник	1 1	4 4
Итого	2	-
Служащие: - мастер - технолог	1 1	11 13
Итого	2	-
Всего	13	-



1.13 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Затраты на силовую электроэнергию Wсил, кВт•ч, определяем по формуле

, (26)

где ?N - суммарная мощность электродвигателя, кВт (см. табл.9 ПЗ);

ФД - действительный годовой фонд времени работы оборудования,ч;

Ко.ср - средний коэффициент загрузки оборудования;

Ко.ср=0,77;

Ко - коэффициент одновременной работы электродвигателей;

Ко=0,8;

КПДс - коэффициент полезного действия сети;

КПДс=0,95;

КПДу - коэффициент полезного действия электродвигателей; г

КПДу=0,9.

Расход сжатого воздуха на единицу времени Рсж, м3, определяем по формуле

(27)

где Соб - число единиц оборудования или приспособлений, потребляющих сжатый воздух, шт;

Рч - часовой расход сжатого воздуха, м3;

Рч = 2,5м3.

1.14 Методы борьбы со сварочными деформациями

Деформация при сварке возникает в результате неравномерного нагрева металла. Таким образом, после сварки остаётся деформация укорочения свариваемого изделия.

Центральные слои после остывания испытывают остаточные напряжения растяжения, а удалённые от шва слои - напряжения сжатия. Данный вид напряжения действует вдоль сварного шва, поэтому их называют продольными. Наряду с продольными напряжениями действуют и поперечные напряжения.

Весь комплекс мероприятий по борьбе с деформациями и напряжениями можно разделить на три группы: мероприятия, реализуемые до сварки, в процессе сварки и после сварки.

При изготовлении рамки применяются следующие способы борьбы:

- рациональная последовательность выполнения сборочно-сварочных операций, т. е. происходит сборка всей конструкции на прихватках, а затем производим сварку;

- использование правильных режимов и способов сварки, обеспечивающих минимальное тепловложение и узкую зону термического влияния;

- сварные швы симметрично расположены на сварной конструкции. Не рекомендуется выполнять сварные швы близко друг от друга;

- рациональная последовательность наложения сварных швов на конструкцию. При сварке протяженных швов, сварку необходимо производить от середины к концам прерывистыми швами;

- сварку производим в специальных приспособлениях, которые обеспечивает жесткое закрепление свариваемых деталей.

1.15 Выбор метода контроля качества

Основной целью технического контроля является получение информации о ходе (состоянии) соответствующего процесса или его результатах для последующей выработки решений об управляющих воздействиях, то есть выработка мер предупреждения или борьбы с возможным браком.

По этапам процесса технический контроль классифицируется на входной, операционный и приемочный.

При входном контроле проверяется качество исходных материалов, применяемых для изготовления изделия, которое должно удовлетворять требованиям, установленным в стандартах, технических условиях, договорах и поставках.

При операционном контроле проверяется соответствие заготовки, сборки, соблюдение технологических режимов, выполнение технологического процесса, состояние сварочного оборудования и оснастки.

При приемочном контроле проверяется соответствие качества сварных узлов требованиям, установленным в нормативно технической документации.

При сварке рамки применяется сварка в защитном газе по ГОСТ 14771-76, поэтому во всех сварных швах могут возникать следующие дефекты: поры, непровары, прожоги, подрезы, шлаковые включения, а так же различные деформации, которые искажают форму изделия. Для контроля швов на наличие непроваров, прожогов, подрезов, трещин, заусенцев применяется визуальный метод контроля.

При возникновении деформаций применяют рихтовку.

Контроль качества рамки является многостадийной операцией, которая начинается с контроля качества заготовительных и сборочных работ и заканчивается контролем сварных швов на готовом изделии.

Качество подготовки и сборки заготовок под сварку, качество выполненных швов в процессе сварки и качество готовых сварных швов проверяют внешним осмотром. Внешний контроль во многих случаях достаточно информативен, это наиболее дешевый и оперативный метод контроля.

Внешнему осмотру подвергают материал, который может браковаться при наличии вмятин, заусенцев, окалины, окислов, ржавчины и т.п. Определяем качество подготовки кромок под сварку и сборку заготовок, их чистоту, соответствие зазоров допускаемым значениям, правильность их разделки и т.п.

Наблюдение за процессом сварки позволяет вовремя предотвратить появление дефектов. Внешний вид поверхности шва характерен для каждого способа сварки, а также для пространственного положения, в котором производится сварка. Неравномерность, чешуйчатость, разная ширина и высота шва указывают на колебания мощности дуги, частые ее обрывы и устойчивость горения.

При сварке в защитных газах внешняя поверхность швов должна быть гладкая, блестящая, без чешуек и иметь вид полоски расплавленного металла.

Для визуального метода контроля используется следующая аппаратура:

- шаблоны УШС3;

- угольник УШ-2-25 ГОСТ 3749-77;

- линейка ШД-1-630 ГОСТ 8026-75.

Контроль качества продукции согласно ГОСТ 15467-79 определяется как проверка соответствия показателей качества продукции установочным требованиям. При этом на всех стадиях технологии изготовления изделия необходима проверка качества самих контрольных операций: метрологическая проверка приборов, контроль соблюдения режимов, квалификации и состояния операторов и т.п.

Высокое качество соединений зависит в первую очередь от уровня и состояния технологического процесса производства. Обнаружение дефектов служит сигналом не только к отбраковке продукции, но и к оперативной корректировке технологии. Основное воздействие контроль оказывает именно на технологию производства, обеспечивая за счет оперативной обратной связи предупреждение дефектов и брака продукции.

Контроль качества сварочных работ начинается ещё до того, как сварщик приступит к сварке изделия. При этом проверяют качество основного металла, сварочных материалов, заготовок, поступающих на сборку, состояние сварочной аппаратуры и качество сборки, а также квалификацию сварщиков. Все эти мероприятия носят названия предварительного контроля.

В процессе сварки проверяют внешний вид шва, его геометрические размеры, производят обмер изделия, осуществляют постоянное наблюдение за исправностью сварочной аппаратуры, за выполнением технологического процесса. Указание операции составляют текущий контроль.

Последней контрольной операцией является проверка качества сварки в готовом изделии.

1.16 Техника безопасности, противопожарные мероприятия и охрана окружающей среды

Санитарные правила при сварке и резке металла предусматривают следующие правила:

- все виды работ должны производится в электросварочных цехах или на специально оборудованных участках;

- сварочные посты необходимо ограждать переносными щитами или ширмами для защиты окружающих от действия электрической дуги;

- в электросварочных цехах должны быть предусмотрены проходы, обеспечивающие удобство и безопасность сварочных работ, и передвижение цехового транспорта. При всех условиях ширина прохода должна быть не менее 1 метра;

- сборочно-сварочные цеха должны иметь отопление, для того чтобы температура в рабочей зоне была в зимний период не ниже 16;

- воздушная среда производственных помещений, где производятся сварочные работы, загрязняется сварочным аэрозолем, в состав которого могут содержаться оксиды марганца, хрома, цинка, диоксида кремния, фториды и другие соединения. Для улавливания сварочного аэрозоля и газов на стационарных рабочих местах, а также на нестационарных постах следует предусматривать местные отсосы;

- в сварочных цехах должна применяться система общего или комбинированного освещения<...