Проектирование технологического маршрута изготовления сварного узла

Введение

Важнейшим требованием дипломного проекта является его актуальность, поэтому тематика проекта максимально приближена к реальному действующему производству и отражает задачи, стоящие перед предприятием АО «КумАПП».
Проектирование сварного узла «Тяга» должно осуществляться, согласно современному уровню данной отрасли промышленности, с использованием следующих источников информации: технической литературы, нормативных справочных данных и Интернет-ресурсов.
Целью дипломного проектирования является выбор, из массы альтернативных вариантов маршрута сборки-сварки, самого оптимального технологического процесса изготовления данного сварного узла, с учетом имеющегося технологического потенциала.
В соответствии с этой целью, в процессе работы над дипломным проектом необходимо комплексно решить задачи по развитию и закреплению навыков профессиональной подготовки, технического творчества и овладения методикой теоретико-экспериментального исследования.
…

1 Общая часть

1.1 Описание назначения и условий работы сварного узла

Сварной узел «Тяга» входит в систему поперечного управления вертолета и представляет собой сварную металлоконструкцию. Сварной узел «Тяга» состоит из муфты, трубы и наконечника (приложение А). Детали сварного узла изготовлены из конструкционной легированной стали 30ХГСА.
На рисунке 1.1 изображена система поперечного управления вертолета.
…

2.1 Оценка свариваемости материала сварного узла

Свариваемость – свойство металлов образовывать сварное соединение при установленной технологии сварки, которое отвечает требованиям конструкции и эксплуатации изделий.
Сварной узел «Тяга» представляет собой сварную металлоконструкцию, детали которой изготовлены из конструкционной легированной стали 30ХГСА. Краткая характеристика данной стали представлена в таблице 2.1.

Таблица 2.
…

2.2 Анализ сварного узла на технологичность

Технологичность сварного узла – совокупность свойств определяет возможность её изготовления при оптимальных производственных затрат и уровнях качества. Оценка технологичности позволяет сделать полный анализ свойств конструкции и принять конкретное решение при конструировании ее отдельных элементов:
Сварной узел «Тяга» на завершающей стадии сборки-сварки состоит из двух деталей, перечень которых представлен в спецификации на сварной узел (приложение А). Детали свариваются стыковым, односторонним швом С2 без скоса кромок.
Сварка производится в нижнем положении, при этом обеспечивается свободный подвод инструментов и материала к месту сварки, возможность контроля качества сварных соединений.
Время сварки составляет примерно 10,34% от общего времени изготовления сварного узла «Тяга».
…

2.3 Выбор и обоснование типа производства

Выбор схемы технологического процесса определяться характером и типом производства. Различают три типа производства:
– единичное (индивидуальное);
– серийное (мелкосерийное, серийное, крупносерийное);
– массовое.
При массе сварного узла «Тяга» (mсу = 0,420 кг) и годовом объеме выпускаемой продукции (Nпр = 421,26 шт) для участка сборочно-сварочного цеха характерно мелкосерийное производство (таблица 2.2).

Таблица 2.2 – Зависимость типа производства от объема выпускаемой продукции.
Масса изделия, кг
Программа выпуска, шт.
…

2.4 Выбор и обоснование способа сварки

К качеству сварного узла «Тяга» предъявляются повышенные требования в процессе эксплуатации. Поэтому наиболее оптимальным способом сварки узла является ручная дуговая сварка в среде инертного защитного газа аргона (АрДЭС), которая осуществляется неплавящимся вольфрамовым электродом, с применением присадочного металла (рис. 2.1).

1 – Сопло горелки
3 – Электрическая дуга
5 – Поток газа
7 – Сварочная ванна
2 – Электрод
4 – Присадок
6 – Сварной шов
8 – Основной металл

Рисунок 2.1 – Схема сварки в среде защитных газов

Дуговую сварку в среде защитных газов применяют при изготовлении изделий из конструкционных, нержавеющих, теплостойких и жаропрочных сталей и сплавов. Этим способом можно сваривать при ручной сварке неплавящимся (вольфрамовым) электродом толщиной 2 мм и более.
Источником теплоты является электрическая дуга, горящая между вольфрамовым электродом и свариваемым металлом.
…

2.5 Определение вида сварных швов, их характеристика

Сварной шов – часть сварного соединения, образовавшаяся в результате кристаллизации металла сварочной ванны.
Сварное соединение – неразъемное соединение деталей, полученных в результате их сварки.
Характеристика видов сварных швов сварного изделия «Тяга» дана в таблице 2.4.

Таблица 2.4 – Характеристика видов сварных швов
Тип соединения
Форма поперечного сечения
Характеристика
сварного шва

подготовленных кромок
сварного шва

С2

Соединение стыковое.
Шов односторонний.
Без скоса кромок (тонкий металл толщиной
s = 1÷4 мм).
мм;
мм;
мм;
мм.
k=6 мм

Согласно сборочному чертежу сварного узла «Тяга», выполнен расчет длины сварных швов. Данные расчеты занесены в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 – Длина сварных швов
Тип соединения
Последовательность сварочных работ
Формула расчета длины сварного шва
Размеры, мм

прихватки

сварного шва

С2
Позиция 1 с позицией 2

8 × 4,0
2х157,0
С2
Позиция 3 с позицией 2

8 × 4,0
157,0
Итого
471,0

2.
…

2.6 Выбор основных и вспомогательных материалов

Для выпуска заданной продукции сборочно-сварочный цех должен быть обеспечен необходимыми основными и вспомогательными материалами, качество которых регламентируется требованиями государственных и отраслевых стандартов.
Основные материалы – это материалы, входящие в состав изготавливаемых сварных узлов.
К ним относятся:
а) Детали, поступающие в сборочно-сварочный цех для дальнейшей сборки и сварки (приложение А);
б) Сварочные материалы, входящие в сварной узел в качестве составной части – присадочная проволока Св–18ХМА ГОСТ 2246.
Легированная стальная присадочная проволока Св–18ХМА ГОСТ 2246 применяется для сварки стальных изделий в среде защитных газов. Обоснование выбора присадочной проволоки приведено в таблице 2.6.

Таблица 2.
…

2.7 Составление схемы сборки-сварки

Схема сборки – это графическое изображение в виде условных обозначений последовательности сборки изделия в составной части.
На схеме сборки изделия указывают:
– основные элементы технологического процесса сборки;
– расположение основных частей изделия;
– последовательность их соединения.
На схеме сборки могут быть приведены дополнительные надписи, определяющие содержание сборочных операций.

Последовательность сборки-сварки изделия «Тяга»:

1) Установить в приспособление детали: поз 1, поз 2.
2) Прихватить собранные детали: поз 1 с поз 2, поз. 2 с поз. 3.
3) Снять с приспособлении.
4) Зачистить прихватки, обезжирить.
5) Заварить прихваченные детали поз 1 с поз 2, поз.2 с поз.3.
6) Очистить от шлака и обезжирить.
7) Проверить качество сварных швов и их размеров.
8) Проверить режимы сварки на одном узле из партии, отметить фактические значения.
9) Поставить клеймо сварщика.
…

2.8 Проектирование технологического маршрута изготовления сварного узла. Выбор оборудования и технологической оснастки

Технологический маршрут – это последовательность прохождения заготовки детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта.
Технологическая оснастка – это совокупность технических средств (приспособления, сварочный, мерительный и вспомогательный инструменты) предназначенных для выполнения технологических операций.
Основное оборудование непосредственно выполняет операции технологического процесса по изготовлению сварного узла (сварочное оборудование, ручные рабочие места – верстаки, контрольные и рабочие столы и т.д.).
Рабочий инструмент – это технологическая оснастка, воздействующая на изделие с целью изменения его состояния.
Например, сварочный инструмент (бронзовые электроды и губки для контактной электросварки, электрододержатели, горелки и т.п.
…

2.9 Расчет режимов сварки

К основным параметрам режима ручной сварки в среде инертного защитного газа аргона относятся:
– род и полярность тока;
– диаметр неплавящегося вольфрамового электрода;
– диаметр присадочной проволоки;
– сила сварочного тока;
– напряжение дуги;
– расход инертного защитного газа;
– скорость сварки.

1) Ручная аргонодуговая сварка узла «Тяга» производится постоянным током прямой полярности.

2) Диаметр неплавящегося вольфрамового электрода () определяется по формуле:
(мм2) (2.5)

где S – толщина свариваемого металла, мм.

(мм2).

Скорректируем расчетную величину диаметра вольфрамового электрода по номинальному ряду (ГОСТ 23949) мм.

Принимаем диаметр вольфрамового электрода (мм2).

3) Диаметр присадочной проволоки () определяется по формуле:

, (мм) (2.6)
где S – толщина свариваемого металла, мм.

(мм).
…

2.10 Расчет норм времени

Завершающим этапом разработки технологического процесса является нормирование труда, т.е. определение норм времени на выполнение заданного объема необходимых работ при обеспечении технических требований.

1) Штучного времени () – это технически обоснованная норма времени, необходимая для выполнения операций в определенных благоприятных организационно-технических условиях. Определяется по формуле:
, (мин) (2.13)

где – основное время – время непосредственного наложения шва (время горения дуги) или выполнения различного вида основных работ, мин;
– вспомогательное время – время на различные вспомогательные действия, не посредственно связанные с основной работой (сборка деталей, их фиксация, крепеж, подборка, подгонка, съем готового сварного узла и укладка ее в тару и т.д.).
– оперативное время, мин;
– время на организационно-техническое обслуживание рабочего места, мин;
– время на отдых и естественные надобности, мин.
– дополнительное время, мин.
…

2.11 Выбор методов контроля качества сварных соединений

Метод контроля – это совокупность определенных принципов и правил выполнения контроля.
К средствам контроля относят:
− контрольно-измерительные приборы,
− инструменты,
− аппаратуру,
− материалы, применяемые при контроле (например, рентгеновская пленка).
Классификация основных видов контроля качества сварных соединений показана на рисунке 2.4.
Сварное изделий «Тяга» входит в состав наземного оборудования, поэтому для контроля качества применяют:
1) Внешний осмотр – определение наружных дефектов в сварных швах.
Производится невооруженным глазом или с помощью лупы 10-кратного увеличения. Перед осмотром сварной шов и прилегающую к нему поверхность металла шириной 20×20 мм очищают от шлака, брызг и загрязнений. Размеры сварного шва и дефектных участков определяют измерительным инструментом и специальными шаблонами. При нагреве металла до вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в виде темных зигзагообразных линий.
…

3.1 Описание сборочно-сварочного приспособления

Для сборки и прихватки сварного узла «Тяга» разработано сборочно-сварочное приспособление. Данное приспособление обеспечивает необходимое положение деталей, входящих в сварной узел «Тяга», позволяет увеличить скорость сборки под сварку, дает высокую точность сборки и правильное наложение сварного шва (рисунок 3.1).
Перечень составляющих элементов сборочно-сварочного приспособления представлен в спецификации (приложении Б).
Для изготовления сварочного узла «Тяга» берется муфта, наконечник ушковый, труба, закрепляется ложементом, чтобы сделать прихватки. После прихваток, сваривается узел, нанося стыковой шов без скоса кромок. Далее зачищается от шлака.
При этом выдерживаются все необходимые размеры и зазоры, согласно требованиям технологического процесса изготовления сварного узла и его сборочного чертежа.
Производится прихватка деталей аргонодуговой сваркой. Узел снимается с приспособления.
…

4.1 Определение длительности производственного цикла

При проектировании участка наряду с характеристикой и номенклатурой выпускаемых изделий необходимо иметь достоверные данные о длительности технологического цикла, являющейся основой планирования производства.

Длительность технологического цикла – это суммарная трудоемкость всех операций технологического процесса по изготовлению одной детали.

Длительность технологического цикла для единичного и серийного производства:
[мин, н/ч], (4.1)

Для расчета длительности технологического цикла составляется по заводскому технологическому процессу маршрутная карта детали.

Маршрутная карта – это краткое описание операций технологического процесса, согласно их технологической последовательности, с указанием оборудования, оснастки, материальных и трудовых норм.

Таблица А.1 – Маршрутная карта изготовления изделия «Спирт-бак»
№
опер.
…

4.2 Определение производственной мощности

Одним из важнейших этапов в проектировании участка является определение его производственной мощности. Так как, только располагая исчерпывающими данными о своих потенциальных возможностях, можно принять правильное решение в планировании производства.

Производственная мощность участка – это максимально возможный выпуск продукции в единицу времени в установленной номенклатуре при наиболее полном использовании производственного оборудования и площадей.

М=Fq×Cn×Kз, [н/ч] (4.2)

где Fд=3600÷3800 н/ч – действительный годовой фонд времени оборудования;
Cп=10÷20 шт. – планируемое количество единиц оборудования на проектируемом участке;
kз=0,75÷0,85 – коэффициент загрузки оборудования при двухсменной работе для серийного производства.

Принимаем, Fд = 3800 н/ч; Cп=12 шт.; kз=0,85.

Тогда,
(н/ч).

4.
…