--PAGE_BREAK--Принимаем скорость сварки 75м/ч.
Определяем силу сварочного тока по формуле:
Iсв=Ki (hp1.31 /ℓ1.07 ) [8], стр. 13 (5)
где Ki – коэффициент, учитывающий плотность ток
принятые числовые значения
Ki=460
Решение:
Iсв=460*(61.31 мм/11,31,07 )=359А
Принимаем силу сварочного тока 360А
Определяем напряжение сварочной дуги по формуле:
Uсв=14+0,05*Iсв [8], стр. 13 (6)
Решение:
Uсв=14+0,05*360А=32В
Принимаем Uсв=32В
Определяем вылет электродной проволоки по формуле:
ℓэл=10±2*dэл [8], стр. 14 (7)
Решение:
ℓэл=10*1,6мм+2*1,6мм=16мм+3,2мм=19,2мм
ℓэл=10*1,6мм-2*1,6мм=16мм-3,2мм=12,8мм
Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле:
υэл=0,53*Iсв/dэл+6,94*10-4(Iсв/dэл3) [8], стр. 15 (8)
Решение:
υэл =0,53*360А/1,6мм+6,94*10-4 (360А/1,63 мм)=119,3 м/ч
Принимаем υэл =120м/ч
Определяем оптимальный расход защитного газа по формуле:
g3.2=3,3*10-3 *Iсв0,75 [8], стр. 15 (9)
Решение:
g3.2=3,3*10-3 *3600,75=0,25л/мин.
1.5 Выбор электротехнического оборудования
Большое значение при сварке имеет сварочное оборудование. Которое должно обеспечивать высокое качество сварного соединения.
Для выполнения сварки существуют различные виды источников питания: генераторы, трансформаторы, выпрямители.
Традиционным источником переменного тока является сварочный трансформатор. Источником постоянного тока является выпрямитель, который сконструирован на базе трансформатора и полупроводникового выпрямителя. Широкое распространение получили также инверторные источники тока, которые применяются для сварки как на переменном, так и на постоянном токе.
Требования к виду внешних характеристик определяется такими показателями сварочного процесса, как тип электрода (плавящийся, неплавящийся); характер среды, в которой происходит сварка(открытая дуга, дуга под флюсом, в защитных газах); степень механизации (ручная, механизированная, автоматическая сварка); способ регулирования режима горения дуги (саморегулирование, автоматическое регулирование напряжения дуги).
При механизированной сварке в среде СО2 и при автоматической сварке под флюсом при постоянной скорости подачи электродной проволоки применяют источники питания с жесткими вольтамперными характеристиками (ЖВХ). В этом случае источник питания работает как регулятор рабочего напряжения, которое регулируется в заданных пределах при условии заданной величины силы сварочного тока. Регулирование напряжения при ЖВХ может быть плавным, ступенчатым и смешанным. Величина сварочного тока определяется скоростью подачи электродной проволоки, а источник питания задает напряжение дуге и обеспечивает саморегулирование длины дуги.
Для полуавтоматической сварки в среде защитных газов в качестве источника питания можно предложить такие полуавтоматы, как УСП-180 и ДУГА-315.
Рассмотрим их характеристики и назначение.
Сварочный полуавтомат УСП 180.
Предназначен для сварки низкоуглеродистых сталей в среде углекислого газа автоматически подаваемым плавящимся электродом. Совмещение надежного, мощного источника питания и устройства подачи проволоки в едином корпусе на колесах — преимущество данного полуавтомата.
Таблица № 8
Названия характеристик
Числовое назначение
Напряжение питания сети, В
Максимальный сварочный ток, А
Регулирование сварочного тока
Толщина свариваемо металла, мм
Скорость подачи сварочной проволоки, м/ч
Защитный газ
Режим сварки
Номинальный режим работы, ПН%
Диаметр электродной проволоки, мм
Габариты, мм
Масса, кг
380
180
Ступенчатое
1…6
120…960
Углекислота
Постоянные, прерывистый
60
0,8…1,2
750х530х670
105
Сварочный полуавтомат ДУГА 315 предназначен для сварки конструкций алюминия и его сплавов толщиной 2-14мм, низкоуглеродистых и низколегированных сталей толщиной 0,8-16мм, и нержавеющих сталей 0,8-20мм, с использованием защитных газов аргона, гелия, углекислого газа и др. плавящимся электродом в любым пространственных положениях.
Таблица № 9
Названия характеристик
Числовое назначение
Напряжение питания сети, В
Максимальный сварочный ток, А
Номинальный сварочный ток, А
Пределы регулирования сварочного тока, А
Габариты, мм
Масса, кг
380
410
315
50…410
750х530х670
130
Выбираем полуавтомат ДУГА 315 т.к. подходит по техническим параметрам и режимам сварки.
1.6 Расчет технологических норм времени на сварочные операции
Под технологическими нормами времени понимают продолжительность времени, необходимого для дополнения операции в условиях, для нее предусмотренных.
Для определения нормы времени на сварную конструкцию необходимы исходные данные.
Исходные данные:
Тип шва – Т1, У4
Толщина металла – 10мм.
Диаметр варочной проволоки – 1,6мм.
Длина шва -1,286мм.
Условия работы – стационарное
Масса узла 10кг.
Количество изделий – 1 шт.
Работа – простая
Положения шва – нижнее
Таблица № 10 — Норма времени на тавровые и угловые швы
№
п/п
Наименование работы и тип
производства
№ карты
позиции
Время, мин.
Значение коэфф.
1
2
3
4
5
6
Установка и снятия изделия
Обмазка вручную оклошовной зоны спецраствором
Сварка
Зачистка оклошовной зоны от брызг
Тип производства – серийное
Подготовительно – заключительное время
82,13а
74,1а
6,10д
75,6г
—
86,6а
0,58
0,43
8,5
0,61
—
17,0
—
—
—
—
1,2
—
Штучное время определяется по формуле:
Тшт=(Тнш*L+Тви)К1-n [9], стр. 6 (10)
где Тшт – время, связанное со швом, мин
L– длина шва, м.
Тви – время связанное с изделием, мин.
К – коэффициент, учитывающий условия работы
Принятые числовые значения символов
Тви = 0,58 мин.
L = 1,286 мv.
Тнш =9,54 мин.
К = 1,2
Решение:
Тшт =((8,5+0,43+0,61)*1,286+0,58)*1,2=15,42 мин.
Определяем норму времени на сварку изделия по формуле:
Нвр = Тшт +Тпз/n [9], стр. 6 (11)
где Тпз – подготовительно – заключительное время, мин.
n – количество изделий, шт.
Принятые числовые значения символов:
Тпз =17 мин.
n = 1 шт
Решение:
Нвр = 15,42+17/1=32,42 мин.
1.7 Расчет норм расхода вспомогательных материалов
Техническая норма расхода материалов есть минимальная количество материалов необходимое для изготовлении изделия в соответствии с проектом.
Нормы расхода материалов должны быть прогрессивными, соответствовать современному уровню сварочной техники и технологии. Прогрессивность норм расхода материалов закладывается в стадии проектирования сварочной конструкции. И разработка технологического процесса ее изготовление рациональное конструкторское–технологическими решениями, обеспечивающими минимальную массу на плавленого металла и высокую экономичность методов сварки, пайки, резки, наплавки.
Вспомогательные сварочные материалы обеспечивают протекание процессов сварки, пайки, наплавки, резки, определяя качество получаемых соединений и заготовок.
Вспомогательным сварочным материалом относятся электроды, присадочные материалы, защитные газы, флюсы.
Расчет норм производится по справочникам, директивным материалам, инструкциям на основании чертежей изделия и технологического процесса и его изготовления.
Для различных методов электродуговой сварки норма Нэ(кг) электродов и электродной проволоки определяется произведением удельной норм расхода qэ (кг/м) на длину шва L(м).
Нэ=qэ*ℓ, кг [8], стр. 20 (12)
Удельную норму расходов материалов определяем по формуле:
qэ=Кр*mn [8], стр. 20 (13)
где, Кр – коэффициент расхода, учитывающий потери электродной проволоки;
mn– масса наплавленного металла, кг/м.
Массу наплавленного металла определяем по формуле:
mn= ρFн*10-3, кг/м [8], стр. 20 (14)
где ρ – плотность наплавленного металла шва, г/см3;
Fн – площадь поперечного сечения, мм2;
Принятые числовые значения Кр=1,15.
Расход защитного газа Н2 при сварке в СО2 определяется по формуле:
Н2 = Q2*ℓ+Qдоп, л [8], стр. 21 (15)
где Q2 – удельная норма расхода газа на 1м шва, л.
ℓ– длина шва, м
Qдоп – дополнительный расход газа на подготовительно – заключительные операции, л.
Удельная норма расхода газа определяем по формуле:
Q2=q2*to [8], стр. 21 (16)
где q2 – оптимальный расход газа, л/мин. По ротометру.
to – время сварки одного металла шва, мин.
Дополнительный расход газа определяем по формуле:
Qдоп = tпз*q2 [8], стр. 21 (17)
где tпз – подготовительно заключительное время, мин.
Принятые числовые значения:
tпз = 17,0 мин
q2 = 0,25 л/мин.
Определяем основное время сварки по формуле:
to = Fн*ρ*60/Iсв*αн[8], стр. 22 (18)
где αн – коэффициент наплавки, г/А*ч.
Приняты числовые значения символов:
αн = 8÷12г/А*ч
Fн = 51,7мм2
Iсв = 360А
ρ =7,8г/см3
Решение:
to= 51.7*7.8*60/360*8=8.4мин
Находим удельную норму расхода газа:
Q2 = 7.25*8.4=60.9л
Рассчитываем дополнительный расход газа:
Qдоп = 17,0мин*0,25=4,25л
Рассчитываем расход СО2
Н2 = 60,9*1,286+4,25=82,6 кг
Находим расчетную массу наплавленного металла
mн = 7,8*51,7*10-3 = 0,4кг/м
qэ =1,15*0,4=0,46 кг/м
Нэ=0,46кг/м*1,286м=0,6кг
2. Конструкторский раздел
2.1 Расчет и конструирование узла сборочно-сварочного приспособления
Сварные строительные металлоконструкции изготавливаются на специализированных заводах, строительных и монтажных площадках, производственных площадках, производственных базах монтажных организаций. При серийном и массовом производстве конструкций на специализированных заводах широко применяют комплексно-механизированные и автоматизированные линии, сборочно-сварочные установки и другое типовое и специализированное оборудование.
Монтаж сборочных железобетонных и металлических конструкций предполагает их укрупнение, подъем, временное закрепление, выверку установленных элементов, сварку испытанием. Все это так же требует применение различных сборочно-сварочных приспособлений, специализированного сварочного оборудования, домкратов, постаментов, опор, подвесок и т.д.
Сборочно-сварочными приспособлениями называются дополнительные технологические устройства к оборудованию, используемые для выполнения операций сборки под сварку, сварки, термической резки, пайки, наплавки, устранение или уменьшение деформации напряжений, а так же контроля.
Сборочно-сварочные приспособления бывают ручными, механизированными и автоматизированными. По приводу приспособления делятся на пневматические, гидравлические, ручные, электромеханические и др.
Сборочно-сварочные приспособления классифицируются по нескольким признакам:
— по выполняемым операциям технологического процесса в сварочном производстве — приспособления для разметки, термической резки, сборки под сварку, сварки и для контроля;
— по виду обработки и метода сварки — приспособления для электродуговой сварки, электрошлаковой сварки, контактной сварки, наплавки, пайки и др.;
— по степени специализации- приспособления специальные, универсальные, переналаживаемые, специализированные;
— по уровню механизации и автоматизации — приспособления ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические;
— по виду установки- приспособления стационарные, передвижные, переносные;
— по необходимости и возможности поворота — поворотные и неповоротные;
— по источникам энергии привода вращения, перемещения, зажатия детали-приспособления пневматические, гидравлические, электромеханические и др.
Применение сборочно-сварочных приспособлений позволяет уменьшить трудоемкость работы, повысить производительность труда, сократить длительность производительного цикла, улучшить условия труда, повысить качество продукции, расширить технологические возможности сварочного оборудования, способствует повышению комплексной механизации и автоматизации производства.
К конструкциям сборочно-сварочных приспособлений предъявляется целый ряд требований:
— удобство в эксплуатации;
— обеспечение заданной последовательности сборки и наложения швов в соответствии с разработанным технологическим процессом;
— обеспечение заданного качества сварного изделия;
— обеспечение сборки всей конструкции с одной установки, наименьшего числа поворотов при сборке и прихватке, свободного съема собранного изделия;
— технологичность детали и узлов приспособления, а также применения приспособления в целом;
— использование механизмов для загрузки, подачи и установки деталей, снятия, выталкивания и выброски собранного изделия.
Приспособление должно быть ремонтоспособным, безопасным в эксплуатации, иметь достаточно высокий срок службы, для этого следует предусмотреть возможность замены быстро изнашиваемых деталей и восстановления требуемой точности приспособления.
Базирование называют определение положения деталей в изделии относительно друг друга или изделия относительно приспособления, рабочего инструмента, технологичности сварочного оборудования.
Установочной базой следует считать каждую поверхность детали, которой она соприкасается с установочными поверхностями приспособления.
Любое твердое тело имеет 6 степеней свободы: перемещение в направлении трех координатных осей x y z и вращения относительно этих же осей wx, wy, wz. Для базирования любой детали требуется выполнять правило 6 точек: чтобы предать детали в полнее определенное положение в приспособлении, необходимо и достаточно иметь 6 точек опоры, лишающих деталь всех 6 степеней свободы.
Силой замыкания с помощью прижимов предусматривают для предупреждения смещения деталей в результате температурного расширения металла от случайных нагрузок и от собственной массы.
При установки деталь не допустимо использовать более 6 опорных точек. Лишние опорные точки препятствуют правильной установки детали, при закреплении ее, положение нарушается.
Поверхность детали с тремя опорными точками называются главной базирующей; боковая поверхность — направляющей; торцевая поверхность с одной точкой — упорной.
В качестве главной базирующей поверхности желательно выбирать, имеющую наибольшие габаритные размеры, а в качестве направляющей- поверхности наибольшей протяженности.
Выполняем базирование детали исходя из выше указанных требований к приспособлениям.
В сборочно-сварочном приспособлении чаще всего применяется прижимы с механическим, пневматическим, гидравлическим, магнитным или электромеханическим приводом.
По степени механизации зажимы делят на:
— ручные — работающие от мускульной силы рабочего;
— механизированные – работающие от силового привода, управляемого вручную;
- автоматизированные – осуществляющие зажим и закрепление деталей и узлов без участия рабочего.
Различные конструкции зажимов имеют разное время срабатывания и закрепления (открепления) деталей.
Закрепляемые детали должны находиться в равновесии под действием всех сил зажима, а также сил, возникающих в процессе сварки, и реакции опор.
Для удовлетворения вышеописанных требований мною было спроектировано приспособление, фиксирующее сборочные детали в единый узел и фиксирующее их от перемещений при сборке сварке изделия «Задний борт» механическими упорами и опарами.
Использование специальной сборочно-сварочной оснастки позволяет повысить производительность труда, обеспечить точность сборки-сварки и улучшить качество изготавливаемого узла. В данном проекте для изготовления изделия «Задний борт» применяется специализированная оснастка, целью, которой является обеспечение правильного расположения деталей собираемого узла. Приспособление представляет жесткий каркас в виде поперечин коробчатого сечения, на которых расположены упоры, фиксаторы и прижимы. При сборке детали устанавливают в приспособлении вручную и поочередно, зафиксировав их ручными прижимами, которые обеспечивают необходимую точность данной конструкции.
В нашем конкретном случае применение пневмоприжимов не целесообразно, ввиду не большой производственной программы.
Данное приспособление очень компактно, удобно в эксплуатации, удобно, и легко переналаживаемое.
Исходя из вышеперечисленных требований, произведем базирование изделия «Задний борт» с учетом опорных и фиксирующих элементов приспособления.
Рисунок 3 – Базирование изделия «Задний борт»
2.2 Расчет элементов узла приспособления
Зажимные механизмы предназначаются для закрепления установленных в приспособлении, детали, заготовок, сборочных единиц и должны отвечать ряду требований.
продолжение
--PAGE_BREAK--