Разработка технологического процесса сборки и сварки борта прицепа НЕФАЗ-9334

Состав чертежей

1. Сборочный чертеж “Борт боковой 9334” (формат А1)
2. План участка сборки-сварки “Борт боковой 9334” (формат А1)
3. Сборочный чертеж приспособления для сборки-сварки “Борт боковой” (формат А1)
4. Прижим в сборе (формат А2)

Описание

В дипломной работе разработан процесс технологический сборки-сварки изделия «Борт боковой кузова прицепа НЕФАЗ-9334» Проведен анализ технических требований конструкции сварной. Обоснован выбор и характеристика материала. Дана оценка свариваемости материала.

Приведен анализ критический существующей технологии. Обоснован выбор способа сварки и рассчитаны режимы сварки. Рассмотрены соединения сварные. Установлена общая схема маршрутная технологических операций. Подобраны материалы сварочные, методы и параметры контроля качества изделия, а также оборудование электротехническое сварочное и оборудование механическое сборочное. Произведены расчеты норм технических времени на операции сварочные и норм расхода материалов вспомогательных.
Рассчитана и сконструирована оснастка сборочно-сварочная, а также определены ее элементы. Описана работа оснастки разработанной.
Подобран тип производства. Определено количество необходимого оборудования и количество рабочих основных. Выполнен расчет вложений капитальных в фонды основные производственные. Составлена сводная ведомость оборудования по базовому и расчетному варианту.

Представлена планировка оборудования и рассчитаны места рабочие на участке цеха сборочно-сварочного. Организованы на участке места рабочие и НОТ (научная организация труда), а именно микроклимат, защита от шума и вибраций, освещение, требования гигиенические к освещению производственному и вентиляция. Также организован контроль технический и ремонт оборудования. Предложены мероприятия по охране труда и среды окружающей, защите противопожарной и технике безопасности. Рассмотрена утилизация отходов и техника безопасности при эксплуатации оборудования производственного.

В экономической части определены: расходы на материал основной и вспомогательный; фонд заработной платы рабочих основных; затраты на энергию силовую; отчисления амортизационные оборудования технологического и здания; затраты на ремонт текущий и содержание оборудования технологического и здания; расходы на охрану труда и обеспечение техники безопасности; затраты на отопление, освещение, воду, на хозяйственные и бытовые нужды; расходы прочие. По всем полученным затратам на содержание и эксплуатацию оборудования и здания составлена смета.
Разработан комплект технической документации на сборку-сварку изделия.
Произведен расчет показателей участка технико-экономических. Составлена калькуляция себестоимости изделия “Борт боковой 9334”. Дана оценка эффективности технико-экономической разработанного участка.
Записка завершается выводами и предложениями.

В графической части представлены чертежи плана участка сборки-сварки “Борт боковой 9334”, приспособления для сборки-сварки “Борт боковой” и прижима.

 Отрывок из диплома:

Изделие «Борт боковой кузова прицепа НЕФАЗ-9334» является основной частью конструкции кузова 9334. Данная сварная конструкция может эксплуатироваться в разных климатических условиях. Из механических нагрузок действующих на данную сварную конструкцию в основном преобладают статические, в состояние покоя от веса самой конструкции, а при эксплуатации испытывает динамические и вибрационные нагрузки. Данная сварная конструкция относится к 2 классу ответственности по ОСТ 23.2429-80, поэтому к ней предъявляются следующие требования:

• все детали поступающие на сборку под сварку, не должны иметь неплоскостность и непрямолинейность более 3 мм, на 1 п/м, если на чертеже детали нет указаний на более высокую точность. Поверхности деталей должны быть сухими, очищенными от грязи, масла, краски, окалины и ржавчины;
• сварные конструкции 2 класса должны быть рассчитаны на статическую и усталостную прочность. Расчету подлежат только рабочие швы, связующие швы расчету не подлежат;
• технологические прихватки должны производиться электросварщиком не ниже второго разряда;
• прихватки подлежат очистке от шлака, наличие в прихватках трещин и шлаковых включений не опускается;
• сварка производится электросварщиком не ниже четвертого разряда;
• исправление дефектов сварных швов, а так же заварка дефектов основного металла конструкции должна производиться электросварщиком четвертого разряда. Исправление дефектов сварных швов  не допускается производить более двух раз в одном месте;
• правка (рихтовка) сварной конструкции после сварки допускается, при условии сохранения прочности сварных соединений, способ правки должен устанавливаться разработчиком технологической документации в зависимости от назначения конструкции и указывается в технологическом процессе;
• в документации технологического процесса на сварку (в карте технического контроля ГОСТ 3.1502-74), должно быть конкретно указанно:

1. объект контроля по ГОСТ 3242-69;
2. процент контроля от партии сварных узлов, поступающих на контроль;
3. материальный инструмент по государственному стандарту, контрольные приспособления или шаблоны;

• при изготовлении первого образца или первой партии изделия сварных конструкций должны подвергаться 100% контролю.

1. Труба
2. Труба
3. Панель борта
4. Запор борта
5. Шарнир борта
6. Стойка средняя

2.2 Выбор способа сварки

Для изготовления различных сварных конструкций применяют следующие виды сварки:

1. Специальная;
2. Контактная;
3. Электрическая сварка плавлением.

Специальный вид сварки включает в себя:

1. Плазменная;
2. Электро-лучевая.

Эти способы сварки имеют ряд преимуществ и недостатков, а именно:

• а)  повышенная трудоемкость;
• б)  громоздкость оборудования;
• в)  дороговизна;
• г)  вредность для человеческого организма.

Поэтому, учитывая все эти отрицательные свойства, специальные виды сварки не приемлемы для сварки данной конструкции.

Применение контактной сварки невозможно по конструктивным причинам.

Поэтому, для изготовления изделия «Борт боковой»  наиболее применима электрическая сварка плавлением, которая подразделяется на:

1. Ручная дуговая сварка;
2. Электрошлаковая;
3. Сварка под флюсом;
4. В среде защитного газа.

В массовом или крупносерийном производстве не выгодно применение РДС, так как:

• а)  низкая производительность;
• б)  большое выделение вредных веществ;
• в)  большой расход сварочных материалов.

Применение электрошлаковой сварки не возможно, так как она ведется при сварке деталей больших толщин.

Автоматическая сварка под флюсом считается не технологической.

Наиболее применима полуавтоматическая сварка в среде СО₂. При данном методе сварки производится механизированная подача сварочной проволоки в зону сварки и защита металла шва подаваемым углекислым газом. Сварка возможна в любых пространственных положениях. На эффективность газовой защиты влияет  тип сварного соединения и скорость сварки. С увеличением скорости сварки защита сварочной ванны снижается.

Для обеспечения надежной защиты зоны сварки и сварочной ванны от окружающей среды важное значение имеет расстояние сопла от изделия, размер сопла расход защитного газа. Чрезмерное приближение сопла к изделию увеличивает разбрызгивание металла, а удаление приводит к нарушению защиты зоны сварки. При существующем оборудовании расстояние сопла от изделия обычно выдерживают в пределах 7-25 мм.

Она имеет ряд особенностей:

1. Высокая производительность (приблизительно в два раза выше чем при РДС покрытыми электродами);
2. Малая зона термического влияния и относительно небольшие деформации в связи с высокой степенью концентрации дуги;
3. Возможность сварки в любых пространственных положениях;
4. Высокое качество защиты, отсутствие необходимости применения зачистки швов при многослойной сварке;
5. Простота механизации и автоматизации;
6. Доступность наблюдения за процессом сварки;
7. Возможность сварки металлов различной толщиной (от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров).

Наряду с другими преимуществами, которые характерны для сварки в защитных газов, сварка в среде углекислого газа характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью.

Полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа можно сваривать большинство сталей, удовлетворительно сваривающимися другими видами дуговой сварки. К недостаткам можно отнести повышенное разбрызгивание и не всегда удовлетворительный внешний вид сварного шва. Данный способ сварки достаточно технологичен и экономичен. Целесообразно оставить данный способ сварки и в проектном варианте.

2.3 Определение режимов сварки

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров и качества.

Основными параметрами режима полуавтоматической сварки в среде защитного газа проволочным электродом являются следующие:

• сила сварочного тока, I_св;
• скорость подачи электрода, V_п.э.;
• скорость сварки, V_св.;
• толщина свариваемого металла, δ;
• глубина провара, h_пр.;
• диаметр сварочной проволоки, d_эл.;
• сварочное напряжение, U_св.;
• расход газа, q_з.г..

Параметры режима сварки должны обеспечить устойчивость процесса, необходимое проплавление свариваемого металла и оптимальную скорость сварки.

Изготовление сварной конструкции осуществляется дуговой полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа. Соединение элементов конструкции выполнено тавровыми и нахлесточными швами. Сварные швы однопроходные, выполнены в нижнем положении.

Режимы процесса сварки для тавровых, стыковых и нахлесточных соединений рассчитываем по следующей методике:

Рисунок 2. Сварные соединения: а) тавровое-Т1, б) стыковое-С2, в) нахлесточное соединения-Н1

Определяем параметры режимов сварки для швов Т1 и Н1 с катетом 3 мм.

Площадь поперечного сечения шва вычисляется по формуле:

F_сеч =K²/2+0.75*q*L ,                                    [11] стр. 244 (1)

где, К- катет шва, мм;

q- выпуклость шва, мм;

е- ширина шва, мм;

Принятые числовые значения символов:

К=3 мм

q=1,5 мм

L= 4,5 мм

Решение:          F_сеч =3²/2+0,75*1,5*4,5=6,2 мм²

Глубина провара вычисляется по формуле:

hp=(0.4-1.1)*K ,                                      [11] стр. 244 (2)

где, К- катет шва, мм;

Принятые числовые значения символов:

К=3 мм

Решение:

h_Р=0.8*3=2,4 мм

 Диаметр электродной проволоки определяется по формуле:

d_эл=±0.05h_Р ,                                          [11] стр. 244 (3)

Решение:

d_эл=±0,05*3=1,5±0,15

d_эл принимаем = 1,2 мм

Скорость сварки вычисляется по формуле:

V_СВ=К_V (h^1.6/L^3.36),                                     [11] стр. 245 (4)

где, К_V – коэффициент, учитывающий скорость сварки

h_Р – глубина провара, мм

L – ширина шва, мм

Принятые числовые значения символов:

К_V = 1080

h_P= 2,4 мм

L= 4,5  мм

Решение:

V_св=1080(2,4^1,32/4.5^3,36)=13,2 м/ч

Сварочный ток вычисляется по формуле:

[11] стр. 245 (5)

где,   h_Р– глубина провара, мм

Кп – коэффициент  пропорциональности.

Кп – принимается по табличным данным

Принимаем: Кп=1,8

Решение: Напряжение вычисляется по формуле:

U_св=14+0,05*I_СВ                                      [11] стр. 246 (6)

Принятые числовые значения символов:

I_св = 135 А

Решение: U_св=14+0,05*135 = 20 В

Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле:

L_эл=10*d_эл ± 2*d_эл                                [11] стр. 246 (7)

где, d_ЭЛ– диаметр электродной проволоки, мм;

Принятые числовые значения символов: d_ЭЛ= 1,2 мм

Решение:

L_эл= 10*1,2±2*1,2= 12±2,4 мм

Принимаем L_эл=12 мм

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется по формуле:

V_эл=0,53(I_СВ/d_эл²)+6,96*10^-4(I_ЭЛ²/d_эл²) ,              [11] стр. 246 (8)

Решение:

V_эл= 0,53(135/1,2²)+6,96*10^-4(135²/1,2²)= 132 м/ч

Принимаем  V_эл= 44 м/ч

Расход защитного газа вычисляется по формуле:

q_З,.Г= 3.3*10^-3*I_СВ^0,75                                      [11] стр. 246 (9)

где, I_СВ– сварочный ток, А;

Принятые числовые значения символов:  I_СВ=135 А

Решение:

q_З,.Г= 3,3*10^-3*135^0,75= 13,5 л/мин

Определяем параметры режимов сварки для шва С2.

Площадь поперечного сечения вычисляется по формуле (1):

F_сеч =0.75*q*L+s*в

где, е- ширина шва, мм;

q- выпуклость шва, мм;

s- толщина металла, мм;

в- ширина зазора между свариваемыми кромками, мм;

Принятые числовые значения символов:

L= 7 мм;

Q= 1,5 мм;

S= 3 мм;

В= 0,5 мм.

Решение:

F_сеч= 0,75*1,5*7+3*0,5=10,3 мм²                                                                                                                                                                                                                                                                               

Глубина провара рассчитывается по формуле (2):

hp=S – 0,5*в,

где,  S- толщина металла, мм;

Принятые числовые значения символов:  S=3 мм

Решение:  hp=3 – 0,5*0,5=2,75 мм

Диаметр электродной проволоки вычисляется по формуле (3):

d_эл=±0.05h_Р

Принятые числовые значения символов:  h_Р= 2,75 мм

Решение:   d_эл= √2,75±0,05*2,75=1,49±0,13 мм

Принимаем d_ЭЛ.ПР=1,2 мм

Скорость сварки вычисляется по формуле (4):

V_СВ=К_V(h^1,32/L^3.36)

где, К_V= коэффициент учитывающий скорость сварки

Принятые числовые значения символов:

К_V = 1080

h_P= 2,75 мм

L= 7  мм

Решение:   V_св=1080(2,75^1,32/7^3,36) = 22,4 м/ч

Сварочный ток вычисляется по формуле (5):

где,    h_Р– глубина провара, мм

Кп – коэффициент  пропорциональности.

Кп – принимается по табличным данным

Прин Кп=1,8

Решение:    Напряжение вычисляется по формуле:

U_св=14+0,05*I_СВ                                                  (15)

где, I_св– сварочный ток, А

Принятые числовые значения символов:  I_св = 152 А

Решение: U_св=14+0,05*152 = 22 В

Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле (7):

L_эл=10*d_эл ± 2*d_эл  ,

где, d_ЭЛ– диаметр электродной проволоки, мм

Принятые числовые значения символов: d_ЭЛ= 1,2 мм

Решение: L_эл= 10*1,2±2*1,2= 12±2,4 мм

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется по формуле (8):

V_эл=0,53(I_СВ/d_эл²)+6,96*10^-4(I_ЭЛ²/d_эл²)

где,  I_св– сварочный ток, А

d_ЭЛ– диаметр электродной проволоки, мм

Решение:  V_эл= 0,53(152/1,2²)+6,96*10^-4(152²/1,2²)= 138 м/ч

Расход защитного газа вычисляется по формуле (9):

q_З,.Г= 3.3*10^-3*I_СВ^0,75

где,  I_СВ– сварочный ток, А

Принятые числовые значения символов: I_СВ=152 А

Решение:  q_З,.Г= 3,3*10^-3*152^0,75= 14,28 л/мин

Расход углекислого газа в значительной степени влияет на качество сварного шва. Необходимое для сварки количество газа зависит от режима сварки.

2.4 Общая схема маршрутной операции

Сборка деталей под сварку должна производиться в сборочно-сварочных приспособлениях. Детали под сварку должны поступать очищенными от грязи, масла. Ржавчины и других загрязнений, принимаемые бюро технического контроля (БТК) цеха изготовителя с обязательным сопровождением документацией. Конструктивные элементы, подготовленных под сварку кромок, их размеры и предельные отклонения по ним должны соответствовать требованиям ГОСТ 14771-76, ГОСТ 14776-79.

Приводим схему маршрутных операций согласно техпроцессу:

 2.5 Выбор материалов сварочных

Проволока сварочная, применяемая при сварке в углекислом газе должна соответствовать ГОСТ 2246-70. Поверхность проволоки должна быть чистой и гладкой, без трещин, расслоений, ржавчины, окалины, масла и других загрязнений, не должна иметь резких перегибов во избежание заедания ее в спирали гибкого шланга держателя.

Наиболее часто применяемые марки сварочной проволоки приведены в таблице 3.

Таблица 3. Марки и химический состав сварочной проволоки

Марка	С%	Мn%	Si%	Cr%	Ni%	S%	Р%
Св08	0,1	0,35-0,60	0,03	0,15	0,3	0,04	0,04
Св08А	0,1	0,35-0,60	0,03	0,12	0,25	0,03	0,03
Св08ГА	0,1	0,8-1,1	0,03	0,1	0,25	0,025	0,03
Св08Г2С	0,05-0,11	1,8-2,1	0,7-0,95	0,2	0,25	0,025	0,03

Св08 – применяется для сварки обычных изделий работающих без  особых нагрузок.

Св08А – проволока с пониженным содержанием серы и фосфора. Применяется для сварки ответственных конструкций.

Св08ГА – проволока легированная  Мn и c пониженным содержанием S и Р, для сварки низколегированных и низкоуглеродистых сталей под флюсом.

Указанные  марки проволоки не подходят для сварки этой конструкции, и не соответствует по химическому составу.

Для сварки необходимо применение сварочной проволоки марки Св08Г2С проволока содержащая 2% Мn и легированная Si так как она применяется для сварки низкоуглеродистых и углеродистых сталей в среде СО2. При сварке проволокой Св08Г2С сварной шов получается максимально приближенным по химическому составу к основному металлу.

В качестве защитного газа при сварке изделия «Борт боковой 9334» применен углекислый газ или двуокись углерода, оксид С (IV), высший оксид углерода может находиться в газообразном, сжиженном, твёрдом (в виде сухого льда) состояниях. Плотность двуокиси углерода зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором он находится. При атмосферном давлении и температуре -78,5⁰С ,двуокись углерода, минуя жидкое состояние, превращается в белую снегообразную массу «сухой лёд».

Углекислый газ – широко распространенный в природе бесцветный газ, имеет слабый кисловатый запах и вкус, хорошо растворяется в воде и образуя угольную кислоту Н2СО3,  придаёт ей кислый вкус. В воздухе содержится 0,03% СО2. При нулевой температуре и давлении 101,3 кПа плотность углекислого газа равна 0,001976 г/см ? и по отношению к воздуху составляет 1,524.

Жидкая двуокись углерода – бесцветная жидкость. Она существует при комнатной температуре лишь при давлении более 5,85 МПа. Плотность жидкой СО2 – 0,771 г/см ² (20⁰С). При температуре ниже + 11⁰С она тяжелее воды, а выше – легче. Удельная масса жидкой двуокиси углерода значительно изменяется с температурой, поэтому количество двуокиси углерода определяют и продают по массе. Растворимость воды в жидкой двуокиси углерода в интервале температур 5,8 – 22,9⁰С не менее 0,05%.  Двуокись углерода хорошо растворяет машинное масло. Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты.

В нормальных условиях (20⁰С 101,3 кПа) при испарении 1 кг жидкая двуокиси углерода образуется 509 литров газа. При чрезмерно быстром отборе газа, понижении давления в баллоне и недостаточном подводе теплоты углекислота охлаждается, скорость её испарения снижется и при давлении 0,53 МПа и температуре -56,6 ⁰С она превращается в «сухой лёд». При его нагреве он непосредственно превращается в углекислый газ, минуя жидкое состояние. Для испарения «сухого льда» необходимо подвести значительно больше теплоты, чем для испарения углекислоты, поэтому если в баллоне образуется «сухой лёд», то испаряется он медленно.

Двуокись углерода термически устойчив, диссоциирует на окись углерода и кислород только при температуре выше 200⁰С.

Поскольку для получения швов высокого качества необходим углекислый газ высокой чистоты, для сварки используют двуокись углерода высшего и первого сортов, согласно табличным данным. Согласно ГОСТ 8050-85 двуокись углерода не должна содержать сероводород, кислоты, органические соединения (спирты, эфиры, альдегиды  и органические кислоты).

Таблица 4. Состав двуокиси углерода (по ГОСТ 8050-85)

Показатель	Сорт
	Высший	Первый
Объемная доля СО2, % не менее	99,8	99,5
Объемная доля СО2	Нет	Нет
Массовая концентрация минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более	0,1	0,1
Массовая доля воды, % не более	Нет	Нет
Массовая концентрация водяных паров при температуре 200С и давлении 101,3 кПа, г/см3, не более что соответствует температуре насыщения, 0С, не выше	-48	-48

2.6 Подбор параметров и методов контроля качества изделия

В дипломном проектировании после разработки технологического процесса необходимо установить метод контроля качества.

Существует два вида контроля качества:

1. Неразрушающий
2. Разрушающий

Рассмотрим разрушающий вид контроля, это на растяжение, ударную вязкость, на изгиб, так как изделие и его конфигурация не подходит такого рода испытаний на качество, данный вид контроля не применяем.

Рассмотрим неразрушающий вид контроля, к нему относят визуально оптический метод, УЗК, ренгенконтроль, магнитные методы, испытание на герметичность.

Визуально оптический метод – применяется всегда независимо от других методов контроля, при этом выявляют только наружные дефекты (подрезы, прожоги, поры). Внешний осмотр во многих случаях достаточно информативен и является наиболее дешевым и оперативным методом контроля. Внешний вид поверхности шва характерен для каждого способа сварки.

Сварные соединения облучают рентгеновскими лучами. Рядом со швом устанавливают эталонные образцы (канавочно проволочные, канавочые ступенчатые). Оценку качества производят по размерам канавки, проволоки. Плохо обнаруживается плоскостные дефекты, информация о качестве можно документально хранить. Вид контроля применяется чаше для контроля ответственных изделий, работающих под давлением при высокой температуре.

Ультразвуковой контроль в основном выявляет плоские и объемные дефекты, но не может отличить неметаллические включения от других дефектов.

При всех этих методах более подходящим методом контроля является визуально оптический метод, потому что достаточно информативен и является наиболее дешевым и оперативным методом контроля.