Проектирование сборочно-сварочного участка

Содержание Введение

1. Общие теоретические положения

2. Исходными данными для проектирования оснастки

3. Проектирование приспособлений

4. Выбор приспособления в зависимости от программы выпуска и коэффициента загрузки

5. Описание приспособления и принципа его работы

6. Заклепочное соединение

6.1 Общие сведенья

6.2 Виды повреждений и критерии работоспособности

6.3 Расчет заклепочного соединения

7. Расчет экономической эффективности применения приспособления Список литературы

Введение

Сварочное производство является одной из ведущих областей техники и технологии. Во всех отраслях машиностроения широко применяют высокопроизводительные и экономически эффективные технологические процессы сварки, наплавки, пайки, термической резки. В настоящее время уровень сварки позволяет соединять конструктивные материалы от десятков микрометров до нескольких метров.

Сварка является мощным средством ускоренного развития машиностроения, строительства, транспорта, так как вносит важные изменения в конструкцию и технологию производства изделий, оказывает большое влияние на организацию и экономику производства. Благодаря применению сварки стало возможным создание многих конструкций, которые практически нельзя было изготовить другими способами обработки.

Сварка широко применяется в основных отраслях производства, использующих металлопрокат, так как сокращаются сроки выполнения работ, расход металла и трудоёмкость производственных процессов.

Достигнутый высокий уровень развития сварочной техники служит прочной базой для дальнейшего увеличения производительности труда, экономии материалов и энергетических ресурсов, а также позволяет получить снижение себестоимости продукции.

Безусловно, чтобы происходило нормальное функционирование сварочного производства, необходимо наличие определенных средств и источников. Основные производственные фонды, состоящие из зданий, сооружений, машин, оборудования и других средств труда, которые участвуют в процессе производства, являются самой главной основой деятельности предприятия. Без их наличия вряд ли могло что-либо осуществиться. Естественно, для нормального функционирования предприятия необходимы не только основные средства, но и оборотные средства, представляющие собой, прежде всего денежные средства, которые используются предприятием для приобретения оборотных фондов и фондов обращения.

Основной задачей моей работы является проектирование сборочно-сварочного участка. В ходе проектирования одновременно решаются технологические, экономические и организационные задачи. Планировка сборочно-сварочного участка должна обеспечивать рациональное размещение оборудования, минимальный путь движения деталей, устранить перемещение деталей и узлов через участки, на которых не производится сборка-сварка.

Качество проекта определяется производительностью труда, себестоимостью продукции, размерами капитальных вложений и сроками их окупаемости, рентабельностью участка при эксплуатации.

Разнообразные приспособления, применяемые для сборки и сварки, можно разделить на универсальные (общие) и специальные. Универсальные (общие) приспособления могут быть применены для сборки различных изделий или узлов. Применяются они главным образом при индивидуальном производстве.

Специальные приспособления или специальные кондукторы применяются для сборки и сварки однотипных по виду и размерам или совершенно одинаковых изделий и отдельных узлов. Специальные приспособления имеют большое применение в массовом и серийном производстве.

В зависимости от вида сборочно-сварочных операций приспособления можно разбить на: 1) опорные поверхности для сборки и сварки, 2) фиксирующие, зажимные, стягивающие, распорные и поворотные устройства и 3) специальные кондукторы и манипуляторы. Опорные поверхности представляют собой стеллажи, сборочно-сварочные плиты, на которых производится свободная сборка и сварка конструкций и узлов. Стеллажи изготовляют из двутавров или швеллеров, уложенных на жестком горизонтальном основании.

Фиксирующие устройства представляют собой упоры, остановы, ограничители для установки в определенное положение деталей при сборке конструкций на стеллажах, сборочно-сварочных плитах или стендах. Зажимы и прижимы служат для прочного закрепления деталей в требуемом положении при сборке и для уменьшения коробления при сварке. Зажимные приспособления довольно разнообразны. В настоящее время нашли широкое применение быстродействующие пневматические зажимы.

Стягивающие приспособления служат для получения правильного взаимного расположения деталей, обеспечивающего требуемые зазоры, перекрытия и совпадения поверхностей собираемых деталей и узлов. Распорные приспособления служат для создания необходимого зазора или перекрытия в стыках. Для распора применяются клинья, домкраты, винты, распорные кольца и пр.

Основными приспособлениями для поворота и вращения изделий при сборке и сварке являются роликовые опоры, кантователи и поворотные кондукторы. Кондукторы облегчают установку деталей в требуемое положение при сборке, а манипуляторы облегчают установку собранного изделия в любое положение, удобное для сварки. Кондукторы и манипуляторы широко применяются при серийном и массовом производстве.

1. Общие теоретические положения Сборочно-сварочные приспособления являются весьма важной оснасткой сварочного производства. Наряду с обеспечением требуемого взаимного расположения свариваемых деталей сборочно-сварочные приспособления обеспечивают: 1) уменьшение трудоемкости работ; 2) повышение производительности труда; 3) сокращение длительности производственного цикла работ; 4) облегчение условий труда; 5) повышение точности работ; 6) улучшение качества продукции; 7) сохранение заданной формы свариваемых изделий путем соответствующего закрепления их в целях уменьшения деформаций при сварке.

Сборочно-сварочные приспособления должны удовлетворять следующим требованиям. 1. Обеспечивать доступность к местам установки деталей, к рукояткам фиксирующих и зажимных устройств, к местам прихваток и местам сварки. 2. Обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки и наиболее правильный порядок наложения сварных швов. 3. Быть достаточно прочными и жесткими, чтобы обеспечить точное закрепление деталей в требуемом положении и препятствовать их деформированию при сварке. 4. Обеспечивать такие положения изделия, при которых требуется наименьшее число поворотов как при наложении прихваток, так и при сварке. 5. Обеспечивать свободный доступ для проверки размеров изделий. 6. Обеспечивать легкий съем собранного или сваренного изделия. 7. Обеспечивать безопасность выполнения сборочно-сварочных работ.

Разнообразные приспособления, применяемые для сборки и сварки, можно разделить на универсальные (общие) и специальные. Универсальные (общие) приспособления могут быть применены для сборки различных изделий или узлов. Применяются они главным образом при индивидуальном производстве.

Специальные приспособления или специальные кондукторы применяются для сборки и сварки однотипных по виду и размерам или совершенно одинаковых изделий и отдельных узлов. Специальные приспособления имеют большое применение в массовом и серийном производстве.

В зависимости от вида сборочно-сварочных операций приспособления можно разбить на: 1) опорные поверхности для сборки и сварки, 2) фиксирующие, зажимные, стягивающие, распорные и поворотные устройства и 3) специальные кондукторы и манипуляторы. Опорные поверхности представляют собой стеллажи, сборочно-сварочные плиты, на которых производится свободная сборка и сварка конструкций и узлов. Стеллажи изготовляют из двутавров или швеллеров, уложенных на жестком горизонтальном основании.

Фиксирующие устройства представляют собой упоры, остановы, ограничители для установки в определенное положение деталей при сборке конструкций на стеллажах, сборочно-сварочных плитах или стендах. Зажимы и прижимы служат для прочного закрепления деталей в требуемом положении при сборке и для уменьшения коробления при сварке. Зажимные приспособления довольно разнообразны. В настоящее время нашли широкое применение быстродействующие пневматические зажимы.

Стягивающие приспособления служат для получения правильного взаимного расположения деталей, обеспечивающего требуемые зазоры, перекрытия и совпадения поверхностей собираемых деталей и узлов. Распорные приспособления служат для создания необходимого зазора или перекрытия в стыках. Для распора применяются клинья, домкраты, винты, распорные кольца и пр.

Основными приспособлениями для поворота и вращения изделий при сборке и сварке являются роликовые опоры, кантователи и поворотные кондукторы. Блюменштейн В. Ю., Клепцов А. А. «Проектированние технологической оснастки» — СПб., 2011;224 с.

2. Исходные данные для проектирования оснастки Исходными данными для проектирования оснастки служат:

Чертежи изделия; детали, заготовки и технические требования к ним.

Операционные эскизы с указанием промежуточных и окончательных размеров, припусков и допусков; требований к качеству обработанных и обрабатываемых поверхностей; всех поверхностей, принятых в качестве технологических баз.

Рисунок 1. Задание к курсовому проекту заклепочный сварной соединение сборка

3. Проектирование приспособлений Основная задача базирования при сборке — это нахождение и применение наиболее простых и надежных схем базирования, при которых обеспечивается собираемость компонентов изделия. Схемы базирования в значительной степени определяет конструкцию приспособления, точности собираемых изделий и вид применяемого оборудования.

Выбор способа базирования основан на учете особенности технологии конструкции, массы и габаритов изделия, точности изготовления собираемых компонентов, вида и точности соединения и от необходимых сил зажима.

При выборе технологических баз при сборке стремятся использовать принципы совмещения и постоянства баз. Для этого на всех операциях сборки все размеры должны быть проставлены от одной измерительной базы.

Основную группу технологической оснастки производства составляют приспособления. Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологическому оборудованию, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля.

Применение приспособлений позволяет:

— увеличить производительность труда на операции;

— снизить себестоимость продукции;

— облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

— расширить технологические возможности оборудования;

— организовать многостаночное обслуживание;

— применить технически обоснованные нормы времени и сократить число рабочих, необходимых для выпуска продукции. Черпаков Б. И. «Технологическая оснастка», — М., 2003.-288 с.

4. Выбор приспособления в зависимости от программы выпуска и коэффициента загрузки В соответствии с заданием принимается схема одноместного приспособления. Конструкция зажимного устройства выбирается из соотношения такта выпуска tд и штучного времени на обработку tш. Такт выпуска при годовом объеме выпуска N=100 000 шт. и действительном годовом фонде времени работы приспособления в одну смену Fд=2014 час.

мин.

Коэффициент загрузки оборудования в серийном производствах рекомендуется принимать в пределах Кз=0,4…0,6. Штучное время на данной операции одного станка можно определить из формулы коэффициента загрузки Отсюда В свою очередь штучное время можно определить по формуле где tо — основное время, tо=0,4 мин.

б — коэффициент, учитывающий потери времени на техническое и организационное обслуживание и регламентированные перерывы.

Принимаем б=10%. Из формулы определяем

Таким образом, фактическое значение не должно превышать 4,4 мин.

Принимается решение на приспособление для обеспечения зажима заготовки применить струбцины с винтовым зажимом. С его помощью можно закрепить заготовку массой до 1 кг. Зажим (отжим) осуществляется вручную поворотом болта с помощью гаечного ключа. Время закрепления одной струбцины равно 0,4 мин., что при времени на установку и снятие 0,3 мин. 4х струбцин обеспечит вспомогательное время tв=2,8 мин. Полученное значение меньше допустимого (tв=4,4 мин.). Это значит, что выбранный зажим обеспечивает нужную производительность оборудования и быстродействие приспособления.

Таким образом. для обеспечения требуемой производительности сварки выбрано комбинированное зажимное устройство, состоящее из четырех струбцин и каркаса из профильного проката.

5. Описание приспособления и принципа его работы Приспособление представляет собой металлоконструкцию из профильного металлопроката. Состоит из двух стоек и стяжки. Заготовки крепятся с помощью струбцин к стойкам и затем происходит процесс сварки (пайки) Собираемые детали устанавливаются под углом 90 градусов. На детали устанавливаются стойки в сборе со стяжками и крепятся с помощью струбцин. Струбцины затягиваются с помощью гаячного ключа. Затем происходит процесс сварки (пайки).

По эскизу задания можно сделать следующие выводы:

1. Деталь сваривается из двух частей под прямым углом

2. Приспособление позволяет выполнять процесс пайки

3. Приспособление позволяет снизить время на установку деталей

4. Приспособление исключает деформации в процессе сварки

5. Простота и экономическая эффективность конструкции

6. Конструкция состоит из стандартных деталей.

6. Заклепочное соединение

6.1 Общие сведенья При анализе конструкции приспособления можно сделать вывод, что самым слабым элементом является заклепочное соединение. Рассмотрим подробнее этот вид соединения и рассчитаем нагрузки которое оно выдержит.

Заклепочным соединением является соединение деталей с помощью заклепки. Заклепка это сплошной или полый цилиндрический стержень с головкой. Заклепочные соединения применяют для соединения тонкостенных деталей. Заклепку устанавливают в подготовленное отверстие диаметром d на оправку 4 (рис.).

Рисунок 2

Осадкой пуансона 1 в направляющих 2 формируют замыкающую головку 3 заклепки, образуя заклепочное соединение. При этом пакет листов стягивается и засчет поперечной упругопластичекой деформации стержня происходит заполнение начального зазора между стержнем и стенками отверстия. Детали соединяют в нахлестку или встык с одной или двумя накладками.

Соединения обладают сравнительно невысокой технологичностью и высокой трудоемкостью изготовления и контроля качества.

Заклепки изготавливаются из алюминиевых и титановых сплавов, латуни.

6.2 Виды повреждений и критерии работоспособности Отказы заклепочных соединений обуславливают обрывы головок и разрушением стержней, смятие стенок и стержней заклепок, а также разрушением соединяемых деталей, ослабленных отверстиями под заклепки. Следовательно, критериями работоспособности заклепочных соединений будут прочность заклепки, смятие стержня заклепки и детали, прочность детали.

Рисунок 3. Виды заклепочных соединений Рисунок 4

6.3 Расчет заклепочного соединения Разрушение стержня заклепки при действии силы F происходит в результате среза в плоскости стыка соединяемых деталей (рис.). Условие прочности имеет вид

.

где Z, i — количество заклепок и стыков деталей.

Примем действие силы =100 мПа Количество заклепок Z=2 шт.

Количество стыков i=1шт.

Диаметр заклепки d=6 мм.

Определим максимальное усилие которое выдержит заклепочное соединение

Черпаков Б.И. «Технологическая оснастка», — М., 2003.-288 с.

7. Расчет экономической эффективности применения приспособления Для определения экономической эффективности рассмотрим два варианта сварки:

Без приспособления

В приспособлении Сборка без приспособления будет включать в себя дополнительные операции такие как:

Прихватка Приварка дополнительных распорок Контрольная разметка Правка после сварки Все эти операции влекут за собой дополнительные расходы на заработанную плату и материалы. Из-за дополнительных операций 1 варианта будет выше 2 варианта Экономическую эффективность определяют расчетом технологической себестоимости сварки без приспособления и в приспособлениях и. Основная заплата на выполнение операции в приспособлениях

где — штучное время сварки, мин;

— часовая ставка рабочего,

— разрядный коэффициент, для третьего разряда

Стоимость изготовления приспособления

где — количество деталей в приспособлении;

— стоимость одной детали.

где — процент цеховых накладных расходов

— коэффициент проектирования

— коэффициент эксплуатации

— срок службы приспособления

Годовой экономический эффект от применения нового приспособления в расчете на программу выпуска составит Срок окупаемости дополнительных затрат определяется, в годах

1. Блюменштейн В. Ю., Клепцов А. А. «Проектированние технологической оснастки» — СПб., 2011;224 с.

2. Черпаков Б. И. «Технологическая оснастка», — М., 2003.-288 с.

3. Базров Б. М., Сорокин А. И. и др. «Альбом по проектированию приспособлений», М.: Машиностроение, 1991; 121 с.

4. Гжиров Р. И. «Краткий справочник конструктора», Л.: Машиностроение, 1983 г.