Введение.

В настоящее время – время эффективности и качества – должны быть повышены технический уровень выпускаемой продукции, ее качество и надежность, улучшены эксплуатационные свойства изделий.

Программа экономического развития ставит перед конструкторами сложные задачи по созданию новых, более совершенных и эффективных механизмов, машин и других изделий, отличающихся высокими эксплуатационными показателями, причем, изготовление этих изделий должно осуществляться при минимальных затратах: сырьевых, энергетических и трудовых ресурсов. Решение этих задач возможно лишь при творческом подходе к проектированию, а также использование новейших достижений науки, техники и прогрессивной технологии.

Приступая к проектированию, конструктор должен глубоко изучить и проанализировать эксплуатационные требования, предъявляемые к данному изделию или его составной части, существующие конструкции аналогов, патентно-информационные материалы, а также технологические возможности изготовления требуемого изделия в условиях данного производства с учетом применения наиболее прогрессивных материалов и современных технологических процессов, обеспечивающих высокую технико-экономическую эффективность производства и высшую категорию качества.

Эксплуатационные, технологические и экономические требования к проектируемой конструкции часто носят противоречивый характер, и задача заключается в том, чтобы из множества возможных решений выбрать одно, с наибольшей полнотой отвечающее всему комплексу требований в целом.

Для обеспечения качества, заданного ритма производства требуется современная сборочно-сварочная оснастка. В сварочном производстве применяют приспособления, предназначенные для различных целей: для базирования, обеспечения требуемого взаимного расположения деталей, их фиксации и для уменьшения сварочных деформаций на этапах сборки-сварки.

Целью дипломного проекта является усовершенствовать технологический процесс сборки-сварки изделия «Поперечина №1», который обеспечил бы точность сборки-сварки деталей и оптимизацию технологического процесса в применении к серийному производству, повысить производительность труда, снизить штучное время, в итоге – экономический эффект от предложенной технологии, и улучшения условий труда рабочих.

1. Общий раздел.

1.1 Описание изделия и условий его эксплуатации.

Изделие «Поперечина №1» является отдельным сборочно-сварочным элементом и входит в сборку узла «Рама пневмобаллонов передняя», используемый в дальнейшем для шасси автобусов «НЕФАЗ-5299; 5299-01, 5299-08, 5299-13».

«Рама пневмобаллонов передняя» служит для крепления передних оси колес к раме автобусов на базе шасси КамАЗ.

Данный узел представляет собой конструкцию, состоящую в основном из листовых деталей, но разной конфигурации. Поэтому входящие в состав сварочного узла заготовки соединяются непосредственно друг с другом.

№ п/п	Наименование	Кол-во, шт
1	Кронштейн амортизатора	2
2	Балка нижняя	1
3	Балка верхняя	1
4	Косынка	2
5	Опора пневмобаллонов	2

Рисунок 1. Изделие «Поперечина №1».

При сборке-сварке узла особое внимание должно быть уделено центрированию заготовок во избежание появления изгибающих моментов.

Одним из главных требований, предъявленных к «Поперечине №1» является жесткость, как самого узла, так и общей конструкции, куда данный узел входит. Требования к изделию и швам: прочность соединения – для обеспечения полного провара по всей толщине свариваемого металла и получение прочного соединения, испытываются динамические и статические нагрузки на изделие.

Данная сварная конструкция относится к первому классу ответственности по ОСТ 23.2.429-80 и в процессе эксплуатации, подвергается динамическим, статическим и вибрационным нагрузкам, т. е. к ней предъявляются следующие требования:

а) все детали поступающие под сборку под сварку, не должны иметь неплоскостность и непрямолинейность более 3 мм, на 1 п/м, если на чертеже нет указаний на более высокую точность. Поверхности деталей должны быть сухими, очищенными от грязи, масла, краски, окалины и ржавчины;

б) технологические прихватки должны производиться электросварщиком не ниже второго разряда;

в) прихватки подлежат очистке от шлака, наличие в прихватках трещин и шлаковых включений не допускается;

г) сварка производится электросварщиком не ниже второго разряда;

д) правка (рихтовка) сварной конструкции после сварки допускается, при условии сохранения прочности сварных соединений.

е) при наличии в сварном соединении различных дефектов допустимых без исправления, общая протяженность участков с дефектами не должно превышать в соединениях конструкции І класса – 15%.

1.2 Обоснование выбора и характеристика материала.

Для изготовления данной сварной конструкции используется листовой прокат - сталь 20, поставляется по ГОСТ 13663-86.

Сталь конструкционная углеродистая качественная по видам обработки поставляется как кованая, калиброванная, горячекатаная и серебрянка (круглая, со специальной отделкой).

Таблица 1. Химический состав, в процентах.

С	Si	Mn	Cr		S	Cu		Ni		As		P
			Не более
0,17-0,24	0,14-0,37	0,35-0,65	0,25	0,04		0,25	0,25		0,08		0,035

Таблица 2. Механические свойства.

Сечение, мм	δ0,2	δВ	δВ (δ)9%
	МПа
	Не менее
До 20 вкл.	350	440	21

Использование данной стали позволяет получить требуемые прочностные и эксплуатационные характеристики сварных швов и сварной конструкции.

Важное требование при сварке рассматриваемой стали - обеспечение равнопрочности сварного соединения с основным металлом и отсутствие дефектов в сварном шве. В некоторых случаях конкретные условия работы конструкции допускают снижение отдельных показателей механических свойств сварного соединения.

1.3 Оценка свариваемости материала.

Под свариваемостью понимают способность получения сварного соединения равнопрочного основному металлу. Для получения качественного сварного соединения важно предупредить возникновение в сварном шве различных дефектов, а главное - трещин. А это в свою очередь зависит от степени легирования металла, содержание примесей. Наибольшее влияние на свариваемость оказывает углерод. О свариваемости стали судят по содержанию углерода в нем, которое рассчитывается по эмпирической формуле.

По содержанию углерода, стали подразделяются на четыре группы свариваемости:

а) I - хорошо свариваемые, стали с эквивалентным содержанием углерода ≤ 0,25%

б) II-удовлетворительно свариваемые, стали с эквивалентным содержанием ≥ 0,25-0,35%

в) III - ограниченно свариваемые, стали с эквивалентным содержанием ≥ 0,35-0,45%

г) IV - плохо свариваемые, стали с эквивалентным содержанием ≥ 0,45%.

Так как содержание углерода в данной стали менее 0,25%, то она относится к первой группе свариваемости, и расчет эквивалентного содержания углерода не производится.

Сталь 20 имеет благоприятные показатели свариваемости и при соблюдение определенных условий может быть сварена всеми видами сварки, имеющими промышленное значение. При этом сварные швы обладают необходимой стойкостью против образования кристаллизационных трещин, вследствие пониженного содержания углерода. Образование кристаллизационных трещин возможно лишь в случае неблагоприятной формы провара, например в угловых швах, в первом слое многослойного шва, односторонних швах с полным проваром кромок.

2. Технологический раздел.

2.1 Критический анализ существующей технологии.

В настоящее время на Нефтекамском автозаводе применяют технологию сборки и сварки изделия «Поперечина №1», при которой используют в качестве зажимных элементов винтовые и ручные рычажные прижимы. Они просты в эксплуатации, но малопроизводительны и не обеспечивают необходимой силы зажима для конструкции такого размера. Для сокращения вспомогательного времени необходимо ввести в использование пневматические прижимы, особенно если требуется закрепить изделие в нескольких местах.

Для сборки-сварки данного сварного узла, можно применить пневматические прижимы, приводимые в действие сжатым воздухом низкого давления (в среднем 0,4 -0, 6 МПа).

В базовом варианте для сварки применяется полуавтомат ПДГ - 502 для дуговой сварки со стальными плавящими электродами в углекислом газе, источник питания ВДУ - 504, но так как сварочный полуавтомат занимает много места, мы заменим его на экономичный по габаритным размерам Дуга – 315.

2.2 Обоснование выбора способов 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 данной конструкции наиболее применима электрическая сварка плавлением, которая подразделяется на:

1.Ручная дуговая сварка(РДС).

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.

3. Расчет режимов сварки.

Выбор режима сварки в углекислом газе зависит от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. К основным параметрам режима сварки относятся

а) сила сварочного тока;

б) напряжение на дуге;

в) диаметр электродной проволоки;

г) расход углекислого газа;

д) вылет электрода;

е) скорость сварки;

ж) скорость подачи проволоки.

Регулировка величины сварочного тока осуществляется изменением скорости подачи электродной проволоки рукояткой потенциалометра, расположенного на пульте управления полуавтомата. С увеличением скорости подачи проволоки увеличивается величина сварочного тока. При повышении силы сварочного тока увеличивается глубина проплавления и количество наплавленного металла.

Регулировка напряжения дуги производится потенциалометром, расположенным также на пульте управления. С повышением напряжения дуги увеличивается ширина шва, уменьшается высота усиления, улучшается форма шва и повышается устойчивость горения дуги. Однако, с повышением напряжения дуги увеличиваются потери на разбрызгивание и окисление металла. С целью получения хорошего провара и внешнего вида шва, небольших потерь на разбрызгивание, сварку рекомендуется вести на оптимальных напряжениях дуги.

Диаметр электродной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Вылет электрода влияет на стабильность процесса сварки. При повышении вылета ухудшается газовая защита сварочной ванночки, увеличивается разбрызгивание электродного металла, ухудшается стабильность горения сварочной дуги и формирование сварочного шва. Оптимальный вылет электрода в зависимости от диаметра электродной проволоки приведен в таблице 3.

Таблица 3. Оптимальный вылет электрода в зависимости от диаметра электродной проволоки.

Диаметр электродной проволоки, мм	1,0	1,2	1,6	2,0
Вылет электрода, мм	10-12	12-14	14-16	16-20

Рекомендуемые режимы сварки в углекислом газе в нижнем положении приведены в таблице. Изменение расхода углекислого газа влияет на химический состав металла шва. Расход 8-20 л/мин мало изменяет химический состав металла шва, поэтому рекомендуется как наиболее применяемый. Скорость сварки зависит от толщины свариваемых деталей, формы кромок, положения шва в пространстве опыта сварщика. Практически, скорость при автоматической сварке Vсв=20-70 м/ч, при п/а – Vсв=15-30 м/ч.

а) – тавровое соединение Т1∆5;

б) – угловое соединение У2;

в) – стыковое соединение С2;

г) – нахлесточное соединение Н1∆5.

Рисунок 2. Сварные соединения.

1. Определяем параметры режимов сварки для швов Т1 и У2 катетом 5 мм, выполняемые по ГОСТ 14771-76.

Fсеч = К²/2 + 1,05*К*q [2] стр. 278 (1)

где, К – катет шва, мм;

q– выпуклость шва, мм;

Принятые числовые значения символов:

К = 5 мм;

q = 1,5;

Решение:

Fсеч = 5²/2 + 1,05*5*1,5 = 20,38 мм²

Глубина провара вычисляется по формуле:

h_Р =(0,4 – 1,1)*К [2] стр. 278 (2)

Решение:

h_Р = 0,6*5 =3 мм [2] стр. 278 (3)

Сварочный ток вычисляется по формуле:

Iсв = h_Р *(100/ КП) [2] стр. 278 (4)

где КП – коэффициент пропорциональности.

Принимаем по табл. КП = 1,6

Решение:

Iсв = 3 * (100/1,6) = 187,5А

Принимаем Iсв = 190 А

Диаметр электродной проволоки определяется по формуле:

d_эл= ±0.05h_Р [2]стр. 278 (5)

где h_Р - глубина провара, мм

Решение:

d_эл= ±0,05*3=1,73±0,15

d_эл принимаем = 1,6 мм

Скорость сварки вычисляем по формуле:

V_СВ=К_V(h^1.6/е^3.36) [2] стр. 278 (6)

где КV – коэффициент учитывающий скорость сварки

е – ширина шва (мм)

Принятые числовые значения символов:

КV = 1120

е = 8,5 мм

Решение:

Vсв = 1120 *(3 ^1.6 /8,5^3.36) =23,8 м/ч

Принимаем Vсв = 24 м/ч

Напряжение вычисляется по формуле:

Uсв = 14 + 0,05* Iсв [2] стр. 278 (7)

Решение:

Uсв = 14 + 0,05*190 = 24 В

Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле:

Lэл = 10 * dэл ± 2 * dэл [2] стр. 279 (8)

Решение:

Lэл = 10 *1,6 ± 2 *1,6 = 16 ± 3,2 мм

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется по формуле:

Vэл = 0,53 *( Iсв /dэл²) + 6,96 * 10 ^-3( Iсв² /dэл²) [2] стр. 279 (9)

Решение:

Vэл = 0,53 *(190/1,6²) + 6,96 * 10 ^-3(190²/1,6²) = 127,8 м/ч

Расход защитного газа вычисляется по формуле:

qз.г.= 3,3 * 10^-3 * I_СВ^0,75 [2] стр. 279 (10)

Решение:

qз.г.= 3,3* 10 ^-3 * 190^0,75= 16,89 л/мин

2. Определим параметры режимов сварки для шва С2.

Площадь поперечного сечения шва вычисляется по формуле:

Fсеч = 0,75*q*е+ S*В, [2] стр. 279 (11)

где q– выпуклость шва, мм;

е– ширина шва, мм;

S - толщина металла, мм;

В – ширина зазора между свариваемыми кромками, мм;

Принятые числовые значения символов:

q = 2 мм;

е = 12 мм;

S = 6 мм;

В = 0,5 мм

Решение:

Fсеч = 0,75*2*12 + 3*0,5 =19,5мм²

Глубина провара вычисляется по формуле:

h_Р = S – 0,5*В [2] стр. 279 (12)

Решение:

h_Р = 6 - 0,5 * 0,5 = 5,75 мм

Сварочный ток вычисляется по формуле:

Iсв = h_Р *(100/ КП)

где КП – коэффициент пропорциональности.

Принимаем по табличным данным: КП = 1,7

Решение:

Iсв = 5,75 * (100/1,8) = 319 А

Принимаем Iсв= 320 А

Диаметр электродной проволоки определяется по формуле:

d_эл= ±0.05h_Р

где, h_Р= глубина провара, мм

Принятые числовые значения символов:

h_Р= 5,75 мм

Решение:

d_эл= √5,75±0,05*5,75=1,55±0,29 мм

Принимаем d_ЭЛ.ПР=1,6 мм

Скорость сварки вычисляем по формуле:

Vсв =К_V *(h^1.6/е^3.36)

где КV – коэффициент учитывающий скорость сварки

Решение:

Vсв = 1120*(5,75^1.6/12^3.36) = 21,4 м/ч

Принимаем Vсв = 21м/ч

Напряжение вычисляется по формуле:

Uсв = 14 + 0,05* Iсв

Решение:

Uсв = 14 + 0,05*320 =30 В

Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле:

Lэл = 10 * dэл ± 2 *dэл

Решение:

Lэл = 10*1,6 ± 2 * 1,6 = 16 ± 3,2 мм

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется по формуле:

Vэл = 0,53 *( Iсв /dэл²) + 6,96 * 10 ^-3( Iсв² /dэл²)

Решение:

Vэл = 0,53 *(390/1,6²) + 6,96 * 10 ^-3(390²/1,6²) = 157 м/ч

Расход защитного газа вычисляется по формуле:

qз.г.= 3,3 * 10^-3 * I_СВ^0,75

Решение:

qз.г.= 3,3 * 10^-3 * 390^0,75 = 28,96 л/мин.

3. Определим параметры режимов сварки для шва У2.

Площадь поперечного сечения шва вычисляется по формуле:

Fсеч = 0,75*q*е+ S*В+S*(e-b)/2, [2] стр. 279 (13)

где q– выпуклость шва, мм;

е– ширина шва, мм;

S - толщина металла, мм;

В – ширина зазора между свариваемыми кромками, мм;

Принятые числовые значения символов:

q = 1;

е = 7 мм;

S = 6 мм;

В = 1 мм

Решение:

Fсеч = 0,75*1*7 + 6*1+6*(7-1)/2 =30,25 мм²

Глубина провара вычисляется по формуле:

h_Р = S – 0,5*В

Решение:

h_Р = 6 - 0,5 * 1 = 5,5 мм

Сварочный ток вычисляется по формуле:

Iсв = h_Р *(100/ КП) [2] стр. 280 (14)

где КП – коэффициент пропорциональности.

Принимаем по табличным данным: КП = 1,7

Решение:

Iсв = 5,5 * (100/1,8) = 305 А

Диаметр электродной проволоки определяется по формуле:

d_эл= ±0.05h_Р,

где, h_Р= глубина провара, мм

Принятые числовые значения символов:

h_Р= 5,5 мм

Решение:

d_эл= √5,5±0,05*5,5=2,3±0,275 мм

Принимаем d_ЭЛ.ПР=1,6 мм

Скорость сварки вычисляем по формуле:

Vсв =К_V *(h^1.6/е^3.36)

где КV – коэффициент учитывающий скорость сварки

Решение:

Vсв = 1120*(5,5^1.6/7^3.36) = 25 м/ч

Напряжение вычисляется по формуле:

Uсв = 14 + 0,05* Iсв

Решение:

Uсв = 14 + 0,05*305 =29,25 В

Принимаем Uсв = 30 В

Вылет электродной проволоки вычисляется по формуле:

Lэл = 10 * dэл ± 2 *dэл

Решение:

Lэл = 10*1,6 ± 2 * 1,6 = 16 ± 3,2 мм

Скорость подачи электродной проволоки вычисляется по формуле:

Vэл = 0,53 *( Iсв /dэл²) + 6,96 * 10 ^-3( Iсв² /dэл²)

Решение:

Vэл = 0,53 *(390/1,6²) + 6,96 * 10 ^-3(390²/1,6²) = 157 м/ч

Расход защитного газа вычисляется по формуле:

qз.г.= 3,3 * 10^-3 * I_СВ^0,75

Решение:

qз.г.= 3,3 * 10^-3 * 390^0,75 = 28,96 л/мин.

2.4 Установление общей маршрутной схемы технологических операций.

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.

Во избежание налипания сварных брызг на упоры, необходимо обработать поверхность упоров перед установкой деталей силиконовой смазкой SI 15-2 ТУ 6-15-543-83.

Применяемые приспособления должны обеспечивать:

а) свободный допуск к месту сварки;

б) возможность выполнения наибольшего объема сварочных работ в нижнем положении, для чего преимущественно должны применяться поворотные приспособления;

в) получение наименьших деформаций от усадки сварочных швов;

г) получение точных геометрических размеров свариваемых узлов;

д) безопасную работу на них.

Базовая деталь сборочной единицы 1 порядка балка верхняя поз. 3

Опора пневмобаллонов поз. 5 - 2 шт.

Кронштейн амортизатора поз. 1 - 2 шт.

Балка нижняя поз. 2 - 1 шт.

Косынка поз. 4 - 2 шт.

Сборочная единица I порядка «Поперечина №1»

005 Зачистка деталей (щетка, очки)

015 Зачистка изделия (очки, шлифмашинка, молоток, зубило).

010 Сборка-сварка

(Дуга - 315, приспособление)

015 Складирование.

020 Контроль (рулетка, катетометр)

Схема 1. Маршрутные операции, согласно технологическому процессу.

2.5 Выбор сварочных материалов.

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 4.

Таблица 4. Марки и химический состав сварочной проволоки.

Марка	С%	Мn%	Si%	Cr%	Ni%	S%	Р%
Св-08	0,1	0,35-0,60	0,03	0,15	0,3	0,04	0,04
Св-08А	0,1	0,35-0,60	0,03	0,12	0,25	0,03	0,03
Св-08ГА	0,1	0,8-1,1	0,03	0,1	0,25	0,025	0,03
Св-08Г2С	0,05-0,11	1,8-2,1	0,7-0,95	0,2	0,25	0,025	0,03

Св-08 - применяется для сварки обычных изделий работающих без особых нагрузок.

Св-08А - проволока с пониженным содержанием серы и фосфора. Применяется для сварки ответственных конструкций.

Св-08ГА - 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 Св-08Г2С 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 «Поперечины №1» 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 5. 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 Выбор методов и параметров контроля качества изделия.

Сварные соединения считают качественными, если они не имеют недопустимых дефектов и их свойства удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним в соответствии с условиями сварного узла или конструкции.

Качество сварных соединений контролируют следующими видами контроля:

• предварительным, в процессе, которого выполняют проверку качества исходных материалов, контроль подготовки деталей под сварку и сборку узлов;

• текущим, (в процессе выполнения сварочных работ), предусматривающим проверку соблюдения технологии сварки, зачистки промежуточных швов, заварку кратеров;

• окончательным контролем готовых сварных конструкций, является контроль, который проводится в соответствии с требованиями, предъявляемым к изделию.

Сварное соединение проверяется внешним осмотром, металлографическими исследованиями, просвечиванием рентгеновскими лучами и гамма измерением, химическим анализом, механическими

испытаниями, магнитными методами и с помощью ультразвука. Предварительно сварное соединение очищают от шлака, окалины и металлических брызг. Внешний осмотр выявляет наружные дефекты шва. Осмотр производят невооруженным глазом или с помощью лупы. Размеры сварных швов проверяют шаблонами и мерительными инструментами.

Металлографические исследования сварных соединений проводят на стадии предварительного контроля.

Химический анализ определяет состав основного и наплавленного металла и элементов, а также их соответствие установленным техническим условиям на изготовление сварного изделия.

Механические испытания сварного соединения производят на специальных сварочных образцах. Определяют предел прочности на растяжение, ударную вязкость, твердость и угол загиба.

Рентгенодефектоскопия основана на различном поглощение лучей металлом и неметаллическими включениями. Этим методом обнаруживают поры, трещины, непровары, шлаковые включения. Рентгеновские лучи направляют на сварной шов, а с обратной стороны прикладывают рентгеновскую или фотографическую пленку со светочувствительной эмульсией. Дефектные места шва пропускают лучи с меньшим поглощением, чем сплошной металл. После проявления, на пленке хорошо видны очертания дефектов шва.

Просвечивание гамма излучением также основано на различном поглощении лучей металла и неметаллическими включениями. Гамма излучение действует на пленку также, как рентгеновские, показывая очертание дефектов сварного шва.

Магнитные методы контроля основаны на создании однородного магнитного поля с образованием потоков рассеивания в местах расположения дефектов шва, при намагничивании контролируемого изделия.

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых колебаний проникать в толщину металла на значительную глубину и отражаться от неметаллических включений и других дефектных участков шва.

Учитывая конструктивные особенности изделия «Поперечина №1» и технические требования, предъявляемые к данному узлу, применяем визуальный контроль качества с использованием специального контрольного стенда. В отличии от выше перечисленных методов контроля качества данный способ является более практичным и экономически выгодным.

2.7 Выбор электротехнического сварочного оборудования.

Сварка в углекислом газе плавящимися электродами выполняется на постоянном токе обратной полярности. В качестве источника питания сварочной дуги используют сварочные выпрямители с жесткой вольтамперной характеристикой.

Основные типы рекомендуемого сварочного оборудования приведены в таблице.

Таблица 6. Технические характеристики сварочного оборудования.

№пп	Тип и назначение оборудования	Источники питания	Основные технические данные
			Диаметр эл. проволоки, мм	Пределы регулир-я сварочного тока, А
1	ПДГ-502 Полуавтомат для дуговой сварки стальными плавящимся электродом в углекислом газе.	ВДУ-504	1,2-2,0	100-500
2	Дуга-315 Полуавтомат для дуговой сварки стальным плавящимся электродом в углекислом газе.	совмещенный	0,8-2,2	60-315

Сварочное оборудование должно соответствовать паспортным данным, должно быть оснащено контрольно-измерительными. Регулирующими приборами, защитными устройствами, обеспечивающими установление, соблюдение и проверку требуемых режимов сварки и безопасность работы.

Дуга-315 предназначен для сварки из алюминия и его сплавов толщиной 2...14мм, низкоуглеродистых и низколегированных ста­лей толщиной 0,8...16мм и нержавеющих сталей толщиной 0,8... 20мм с использованием защитных газов Аргона, Гелия, СО₂ и других, плавящемся электродом, в любых пространственных положениях.

Таблица 7. Технические характеристики Дуга - 315.

Наименование параметра
Номинальное напряжение сети, В Максимальный сварочный ток/, А Номинальный сварочный ток, А Род тока Пределы регулирования сварочного тока, А Диаметр электродной проволоки Габариты, мм Масса, кг	380 450 315 постоянный 50…410 0,8-2,2 750*530*670 130

Выбираем сварочный полуавтомат Дуга - 315, потому что он дешевле, мобилен, занимает меньше производственной площади, так как источник питания совмещен с механизмом подачи в одном корпусе.

Установка состоит из корпуса с двумя поворотными колесами и двумя неповоротными колесами. В корпусе расположены: силовой трансформатор, блок выпрямительный, плата управления, механизм подачи проволоки, катушка, газовый клапан, горелка.

Верхняя часть корпуса выполнена в виде столика для инструментов. Элементы управления (переключатели, кнопки, сигнальная лампа) расположены на передней панели. Для удобства перемещения установки на ее корпусе имеется ручка.

Горелка присоединяется к корпусу и механизму подачи при помощи быстросъемных элементов. Горелка для сварки имеет комбинированный шланг, в котором расположены: токопровод, состоящий из гибкого провода общим сечением не менее 20 мм2; газоподводящая трубка; провода управления; спираль для подачи проволоки, которая вставляется в газоподводящую трубку. На рукоятке горелки расположен микропереключатель для включения процесса сварки. Горелка для сварки алюминия имеет раздельные: токопровод (из гибкого провода), присоединяемый к клемме "+" на лицевой панели аппарата; газоподводящую трубку, провода управления и тракт подачи проволоки.

Механизм подачи проволоки выполнен на базе планетарного редуктора, имеет пару синхронно вращающихся подающих роликов и пару прижимных роликов, изменение усилия протяжки проволоки производится винтом. Тормоз удерживает катушку от самопроизвольного раскручивания за счет пружинных свойств сварочной проволоки. Изменение тормозного момента обеспечивается болтом. Для съема катушки необходимо отжать фиксатор и откинуть проволокоуловитель.

2.8 Выбор механического сварочного оборудования.

Под механическим оборудованием сварочного производства понимается оборудование:

а) для сборки;

б) для установки и поворота свариваемых изделий;

в) для подачи и сбора флюса;

г) для зачистки кромок, швов и отделки сварных конструкций;

д) для установки и перемещения сварочных аппаратов и перемещения сварщиков;

е) для уплотнения стыков;

ж) для правки сварных конструкций и улучшения свойств сварных соединений;

з) для контроля и испытании сварных конструкций;

и) специальное подъемно-транспортное оборудование.

Механическое сборочно-сварочное оборудование служит для осуществления сопутствующих сварке основных операций, вспомогательных операций и приемов, и обеспечивает в сочетании с основным сварочным оборудованием комплексную механизацию сварочного производства.

Для осуществления основных операций технологического процесса применяется механическое оборудование для сборки, правки сварных конструкций и улучшения свойств сварных соединений. Для зачистки кромок и швов применяется пневматическая шлифмашина ИП - 2014А ГОСТ 12634-80.

Таблица 8. Технические характеристики шлифовальной машины ИП-2014.

Параметры
Диаметр абразивного инструмента, мм, не более	150х25х32
Давление сжатого воздуха, МПа	0,63±0,02
Номинальная мощность, кВт	1,2
Параметры
Частота вращения шпинделя на холостом ходу, мин ¹	7000-8500
Рабочая скорость абразивного инструмента, м×с ¹	80
Удельный расход воздуха, м³х мин ¹хкВт ¹	1,5
Масса, кг, не более	3,25
Габаритные размеры, мм	350х200х140

2.9 Расчет технических норм времени на сварочные операции.

Под технической нормой времени понимают продолжитель­ность времени, необходимого для выполнения операций в условиях для нее предусмотренных общая длительность изготовления сварочной конструкции складывается из времени на основные опера­ции и вспомогательные.

Исходные данные

Тип шва – Н1, Т1 катетом - 5 мм

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 2,68 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа - простая

Таблица 9. Норма времени на тавровое и нахлесточное соединение.

№ поз	Наименование работ и тип производства	Штучное время	К
1	Обмазка раствором поверхности металла околошовной зоны	0,35
2	Установка и снятие изделия в ручную	0,86
3	Крепление изделия на приспособлении	0,1
4	Сварка	3,3
5	Поворот изделия в ручную	0,28
6	Зачистка после сварки	0,46
7	Подготовительно-заключительное время	14
8	Контрольная	0,35
9	Тип производства среднее		1,1

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n , [8] стр.7 (15)

где Т_шт- неполное штучное время, мин;

К_1-n- поправочный коэффициент;

L- длина шва, м;

Т_ви - вспомогательное время, зависящее от изделия и типа оборудования, мин;

Принятые числовые значения символов:

К_1-n= 1,1;

L = 2,68 м;

Решение:

Т_шт=((3,3+0,35+0,46)*2,68+0,28+0,86+0,1+0,35)*1,1 = 13,87 мин.

Исходные данные:

Тип шва – У2

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 0,104 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа - простая

Таблииа 10. Норма времени на угловое соединение.

№ поз	Наименование работ и тип производства	Штучное время	К
1	Обмазка раствором поверхности металла околошовной зоны	0,43
2	Установка и снятие изделия в ручную	0,86
3	Сварка	7,5
4	Зачистка после сварки	0,76
5	Подготовительно-заключительное время	14
6	Контрольная	0,3
7	Тип производства среднесерийное		1,1

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n

Принятые числовые значения символов:

К_1-n = 1,1;

L = 0,104 м;

Решение:

Т_шт=((7,5+0,43+0,76)*0,104+0,86+0,3)*1,1=2,27 мин.

Исходные данные

Тип шва – С2

Толщина металла – 6 мм

Диаметр сварочной проволоки – 1,6 мм

Длина шва – 2,48 м

Количество изделий – одно.

Положение шва – нижнее

Работа простая

Таблица 11. Норма времени на стыковое соединение.

№ поз	Наименование работ и тип производства	Штучное время	К
1	Обмазка раствором поверхности металла околошовной зоны	0,35
2	Установка и снятие изделия в ручную	0,86
3	Крепление изделия на приспособлении	0,1
4	Сварка	3,6
5	Поворот изделия в ручную	0,28
6	Зачистка после сварки	0,46
7	Подготовительно-заключительное время	14
8	Контрольная	0,3
9	Тип производства среднее		1,1

Штучное время определяется по формуле:

Т_шт=(Т_нш*L+Т_ви)*К_1-n

Принятые числовые значения символов:

К_1-n = 1,1;

L = 2,48 м;

Решение:

Т_шт=((3,5+0,35+0,46)*2,48+0,86+0,1+0,28+0,3)*1,1= 13,45 мин.

Норма времени на изделие рассчитывается по формуле:

Н_вр=∑Т_шт+Т_пз/n [8] стр. 7 (16)

∑Т_шт=Т^Т,Н+Т^У+Т^С

где, Т_пз – подготовительно-заключительное время, мин.

n – количество деталей в партии

Решение:

∑Т_шт=13,87+2,27+13,45=29,59 мин.

Н_вр= 29,59+14/1= 29,59+14/1= 43,59 мин.

2.10 Расчет норм расхода вспомогательных материалов.

Норма расхода вспомогательных, необходимых для изготовления изделия в соответствии с проектом:

Н_пр=G_пр*L [4] стр277 (17)

где , G_пр -удельная норма расхода сварочной проволоки на один метр шва, кг/м

G_пр =К_р * m_н [4] стр278 (18)

Принятые числовые значения К_р =1,25

m_н =p *F_c * 0^-3 [4] стр278 (19)

где p- плотность наплавленного металла, г/см²

Принятые числовые значения: p = 7,8 г/см²

Определим массу наплавленного металла для швов Т1, Н1,У2 и С2

Решение:

m_н = 7,8 * 20,38 * 10^-3 = 159,96*10^-3 (кг/м) Для шва Т1 и Н1

m_н = 7,8 * 30,25 * 10^-3 = 235,95*10^-3 (кг/м) Для шва У2

m_н = 7,8 * 19,5 * 10^-3 = 152,1*10^-3 (кг/м) Для шва С2

Решение:

q_э = 1,15 * 158,96*10^-3 = 182,81*10^-3 кг/м Для шва Н1 и Т1

q_э = 1,15 * 235,95*10^-3 = 271,34,02*10^-3 кг/м Для шва У2

q_э = 1,15 * 152,1*10^-3 = 174,92*10^-3 кг/м Для шва С2

Н_э = 2,68 * 0,18281 = 0,49кг Для шва Н1 и Т1

Н_э = 0,104 * 0,27134 = 0,028 кг Для шва У2

Н_э = 2,48 * 0,174,2 = 0,381 кг Для шва С2

Н_э^об= 0,49+0,028+0,381= 0,9 кг

Расход защитного газа (Н_г) для швов Т1, Н1, У2 и С2 рассчитываем по формуле:

Н_г = Q_г * L + Q_доп [4] стр. 31 (20)

Q_г = q_зг * t_o

[4] стр. 32 (21)

где, q_зг – оптимальный расход газа по ротометру (л/мин)

L - Длина шва, мм

t_o – время сварки 1 метра шва (мин)

q_зг = 7,25 л

Q_г = 7,25 * 3,3 = 23,93 л Для шва Н1 и Т1

Q_г = 7,25 * 7,5 = 54,38 л Для шва У2

Q_г = 7,25 * 3,6 = 92,8 л Для шва С2

Q_доп = Q_г*t_п.з [4] стр. 32 (22)

где, Q_доп –дополнительный расход газа, л:

Q_г – удельный расход газа, л/мин:

t_п.з- подготовительно – заключительное время, мин.

Q_доп = 16,89*3= 50,67 л. Для шва Н1 и Т1

Q_доп = 28,96*3= 86,88л. Для шва У2

Q_доп = 28,96*3= 86,88 л. Для шва С2

Решение:

Н_г = 23,93 * 2,68+ 50,67 = 114,8 л. Для шва Н1 и Т1

Н_г = 54,38 * 0,104 + 86,88 = 92,54 л. Для шва У2

Н_г = 92,8 * 2,48 + 86,88 = 317,02 л. Для шва С2

Н_г ^общ= 114,8 +92,54+317,02 = 524,36 л =1,03 кг

3. Конструкторский раздел.

3.1 Расчет и конструирование сборочно-сварочной оснастки.

3.1.1 Выбор принципиальной схемы и конструктивного типа сборочно-сварочной оснастки.

Проектирование специальной сборочно-сварочной оснастки ведется на основании технических заданий, разработанных в соответствии с технологическим процессом сборки-сварки «Поперечина №1».

При проектировании сварных конструкций, выбором материалов и конструктивным решением необходимо обеспечить: качество, удобство и простоту их изготовления любыми способами сварки при различных режимах, применение высокопроизводительных способов сварки;

Автоматизацию и механизацию максимального числа операций тех. процесса, низкую себестоимость процесса сварки за счет экономии сварочных материалов, повышение производительности и высокого уровня механизации, сведение к минимуму искажений формы, вызываемых тепловыми и механическими воздействиями при сварке

Конструкция сварных узлов должна обеспечить: максимальную возможность выполнения сварки в сварочных приспособлениях и на конвейерах в нижнем положении, свободный доступ к лицевой, и обратной сторонам шва, проведения при необходимости подогрева, и последующий термической и механической обработки.

Для уменьшения деформации при сварке в конструкциях сварных узлов необходимо предусмотреть: симметричное расположение швов и ребер жесткости, применение стыковых соединений, уменьшение суммарной длины сварных швов и их сечения, минимальное использование накладок и посыпок, расположение сварных швов на участках, не подверженных значительным пластическим деформациям при предыдущих технологических операциях.

Допуски на размеры сопрягаемых материалов деталей без подгонки их по месту и соблюдение в стыках соединяемых элементов зазоров, предусмотренных стандартами, ссылка на которые в зависимости от вида сварки, дана в его условном обозначении на чертежах.

В сварных конструкциях 1 и 2 классов расстояние между параллельными сварными швами длиной более 50 мм не должно быть менее толщин свариваемых деталей.

В сварных конструкциях 1 класса прерывистые швы применять только в зонах минимальных напряжений. В конструкциях данного класса сварные швы располагать преимущественно на нейтральной линии, либо в зоне напряжений сжатия.

Проектирование приспособления для сборки-сварки должно начинаться с разработки принципиальной схемы, которая оформляется в виде простого чертежа свариваемого изделия, на котором в виде условного обозначения указаны места и способы фиксирования и закрепления всех деталей.

Рисунок 3. Базирование детали в приспособлении.

3.1.2 Расчет элементов оснастки.

В приспособлениях для прижатия изделий усилия прижатия должны обеспечивать сохранение контакта, заданного зазора или отсутствие зазора между устанавливаемыми деталями, их удержание от возможного сдвига в процессе прихватки и сварки. Определить усилие зажатия таких элементов расчетным путем трудно, а в ряде случаев и невозможно. Поэтому усилие каждого необходимого прижима можно принять на основании производственного опыта в пределах 2…6 кН.

Усилие зажима Q складывается из 2-х составляющих Q₁ и Q₂ , действующих на боковой и нижний упор, следовательно оно будет равна 5 кН на основании производственного опыта. Но с учетом конструктивной особенностью изделия «Поперечина №1» пневмоцилиндр прямого действия использовать не целесообразно, следовательно применим рычажный элемент и пневмоцилиндр двустороннего действия с учетом конечного усилия прижатия изделия в приспособлении. Рычажный элемент спроектируем таким образом, что бы изделие после сборки сварки свободно демонтировался с приспособления.

Рисунок 4. Кинематическая схема прижима.

Рассчитаем необходимую силу на штоке пневмоприжима.

Составляем уравнение равновесия системы пневмоприжим – деталь:

Q*L1 = F*L2 [4] стр.138 (23)

Вычислим плечи через которые действуют силы:

L1 = √46² + 32² = 56,03 мм

L2 = √75² + 32² = 81,5 мм

Вычислим необходимую силу пневмоприжима:

F = (Q*L1) / L2 [4] стр.138 (24)

Решение:

F = (2,9*56,03) /81,5 = 1,99 кН

Вычислим необходимый диаметр поршня пневмоцилиндра:

F = ((π *D)/4) *Р [4] стр.138 (25)

где, D – диаметр поршня

Р- давление воздуха в сети, Р = 0,63 мПа

Выводим диаметр поршня:

D² = (F * 4)/(π *Р) [4] стр.138 (26)

D =√(F * 4)/(π *Р) [4] стр.138 (27)

Решение:

D =√(0,0199*4)/(3,14*0,63) = 0,063 м

Выбираем стандартный диаметр поршня D = 65 мм

Выполняем проверку при D = 65 мм

F = ((3,14 *0,065²)/4) *0,63*10^-3 = 2,1кН

Полученное усилие больше требуемого, условие выполняется.

Расчеты на прочность, жесткость и устойчивость основных силовых деталей и узлов.

Расчёт пальца на срез рассчитывается в зависимости от прочности: τ_ср < [τ_ср]

Палец изготовлен из стали сталь 20, у которой [τ_ср] = 60 МПа

τ_ср = (F/2)/ (п * d² /4) [4] стр.138 (28) (28)

где: F – усилие зажатия

d – диаметр пальца

Принятые числовые значения символов

F = 3530 Н;

п = 3,14;

d = 0,012 м

Решение:

τ_ср = (3530/2)/(3,14*0,012²/4) = 15,614 МПа

При сравнении полученный результат определен в допустимых пределах

τ_ср = 15,614 МПа < 60 МПа

Рассчитаем объем воздуха за один рабочий ход:

V_сж.в = √√П*U*t*(d/2) [4] стр.138 (29)

где U – скорость протекания воздуха, U = 200 м/сек

где t – время заполнения полости пневмопривода, t = 1 сек.

где d – диаметр пневмопривода, d = 0,065 м

Решение:

V_сж.в = √√3,14*200*1*(0,065/2) = 2,13 м³

3.1.3 Описание работы спроектированной оснастки

Эксплуатация сборочно – сварочной оснастки производится следующим образом:

1. Устанавливаются поочередно по упорам приспособления детали поз.3, 5, 1, 2.

2. Поворотом рукоятки распределителя включаются пневмоприжимы и зажимают детали.

3. Поворот изделия на 90⁰.

4. Устанавливаются в приспособления деталь поз.4 и прихватываются.

5. Производится прихватка и сварка изделия.

6. Поворот изделия на 180⁰

7. Доварка изделия с оборотной стороны.

Передача сварного узла на операции зачистки и контроля.

4. Производственные расчеты.

4.1 Выбор типа производства и определение размера производственной партии.

Характеристика предприятия в зависимости от степени его специализации, широты номенклатуры изготавливаемых изделий, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий называется типом производства. Все машиностроительные предприятия, цехи и участки могут быть отнесены к одному из трех типов производства: единичному, серийному или массовому.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых и ремонтируемых изделий (конструкций) и малым объемом выпуска, не повторяющимся в производстве или повторяющимся через неопределенные промежутки времени. Оно отличается универсальностью применяемого оборудования и рабочих мест. В сварочном производстве почти полностью отсутствует специальное сварочное оборудование и сборочно-сварочные приспособления и механизмы.

Единичное производство обычно организуется по принципу группового расположению оборудования и рабочих мест с учетом использования в основном обще цехового транспорта. Технологический процесс уточняется в ходе изготовления изделия непосредственно на рабочих местах, часто самими рабочими под руководством мастеров.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий (конструкции) и большим объемом выпуска, повторяющегося через определенный промежуток времени партиями (сериями).

Технологический процесс в серийном производстве дифференцирован, то есть расчленен на отдельные операции, которые закреплены за отдельными рабочими местами. Сравнительно устойчивая номенклатура в серийном сварочном производстве позволяет шире применять специальные сборочно-сварочные приспособления и механизмы, внедрять автоматизированные способы сварки, а на отдельных участках организовать поточные линии. При этом используется как обще цеховой, так и напольный транспорт. Специализация отдельных видов работ не требует столь высокой квалификации рабочих, как в единичном производстве.

В серийном производстве более детально разрабатываются технологические процессы с указанием режимов работы, способов контроля и тому подобное. Оно значительно эффективнее, чем единичное, так как более полное использование оборудования, специализация рабочих мест обеспечивают высокую производительность труда и снижение себестоимости изделий (конструкций).

Массовое производство характеризуется непрерывными в течение продолжительного времени изготовлением или ремонтом узкой номенклатуры изделии и большим объемом их выпуска. Оно позволяет широко и эффективно использовать специальное высокопроизводительное оборудование и сборочно-сварочное приспособления, максимально механизировать и автоматизировать производственные процессы. Создать поточные автоматические линии. Это обусловливает более высокую производительность труда, лучшее использование основных производственных фондов, сокращение удельного расхода материалов (на изделие) и, как следствие, более низкую себестоимость продукции, чем в серийном производстве.

Массовое производство является дальнейшим разбитием серийного и представляет собой наиболее совершенную его форму. Организация его экономически выгодна при выпуске большого количества одинаковых или однотипных изделий, когда все затраты на организацию массового производства с течением времени полностью окупается и себестоимость единицы выпускаемой продукции получается меньше, чем при действующем серийном производстве.

Из рассмотренных типов производства данное изделие «Поперечина» по выпуску продукции больше склонна к серийному производству.

4.2 Определение потребного количества оборудования.

Для расчета потребного количества оборудования необходимо установить фонд времени работы оборудования. Годовой действительный фонд времени работы оборудования определяется по формуле:

Ф_д =[(365-Д_в-Д_п)*8-Д_пп]*S*K_р [11] стр. 3 (30)

где, Д_в - количество выходных дней;

Д_п - количество праздничных дней;

Д_пп - количество предпраздничных дней;

S- количество смен работы оборудования;

К_р - коэффициент учитывающий время станка на ремонте.

Принятые числовые значения:

Д_в =104 дн.;

Д_п =16 дн.;

Д_пп =10 дн.;

S = 2;

К _р = 0,95

Решение:

Фд = [(365 - 104 - 16)*8 – 10*1]*2*0,95 = 3720 часов

В серийном производстве расчетное количество оборудования определяется по формуле:

Ср = t_шт-к * N год / 60*Ф_д [11] стр. 3 (31)

где, t_шт-к - штучно-калькуляционное время по операциям, выполняемые на одном этапе станков, на отнесенное к одной детали, шт.;

N_год - годовой объем выпуска изделий, шт.;

Ф_д -эффективный годовой фонд производственного времени оборудования,ч.;

Принятые числовые значения символов:

N =1500 шт.;

Кв.н. = 1,1;

t_{ш.к баз} – 56,7 мин.;

t_{ш.к пр} – 43,59 мин.

Решение:

= 0,27

Принятое количество рабочих мест (Спр) определяется путем округления расчетного количества до ближайшего целого числа, при этом загрузка станка не должна превышать 108 %. Принимаем по базовому и проектному вариантам С пр = 1 оборудование.

Коэффициент загрузки рабочих мест по операциям /Кз/ устанавливается по формуле:

Кз = Ср / Спр [11] стр. 5 (32)

Решение:

Кз баз = 0,35 / 1=0,35 Кз пр = 0,27 / 1 = 0,27

4.3 Определение капитальных вложений в основные производственные фонды.

Под капитальными вложениями в производственные фонды по­нимаются единовременные затраты на оборудование, приспособ­ления и производственное помещение, связанные с усовершенствованием процесса изготовления изделия.

Стоимость покупного оборудования устанавливают как сумму оптовой цены и расходов на их доставку и монтаж. При укруп­ненных расчетах используют коэффициенты, учитывающие рас­ходы на доставку и монтаж оборудования Кд.

Составим сводную ведомость оборудования по базовому и проектному вариантам.

Таблица 12. Сводная ведомость оборудования.

Наименование оборудования	Габаритные размеры оборудования, мм	Мощность оборудова ния, кВт	Цена за единицу, руб.	Стоимость единицы оборудования с учетом Кд = 1,1, руб.
Базовый вариант
ПДГ - 502 ВДГ – 504	1275х916х940 470х298х260	20	58900	64790
Проектный вариант
Дуга - 315	400х280х360	6	12800	14080

Если в сравниваемых вариантах какое-либо оборудование, не изменяется, например, для всех вариантов применяется одно и то же подъемно-транспортное оборудование, то стоимость оборудования не учитывается при расчете капитальных вложений.

Для изготовления сварной конструкции «Поперечина №1» в проектном варианте предлагается использовать приспособления – пневмоприжимы в количестве 14 штук вместо 3 винтовых прижимов и 7 затворов.

Капитальные вложения в приспособления определяют по формуле:

Кпр = Цпр* Кпр* Μ_з [11] стр. 7 (33)

где Ц_пр - балансовая стоимость одной единицы приспособления х-го типоразмера, руб./ед.;

Кпр - количество единиц приспособления х-го типоразмера, необходимых для бесперебойного выполнения операции, шт.;

Μ_з - коэффициент занятости приспособлений d-го типоразмера при выполнении операции изготовления данного изделия;

Принимаем:

Кпр б= 7 шт;

Кпр пр= 14 шт;

Цпр б= 600 руб.,580 руб.;

Μ_{з б} = Кз = 0,35

Решение:

Кп пр= 1500*14*0,27 = 5670 руб.

Кп б= 300*7*0,35 + 500*3*0,35 = 1260 руб.

Капитальные вложения в здания рассчитывают по формуле:

Кзд = S*kf*Цзд [11] стр. 7 (34)

где S - производственная площадь, занимаемая оборудованием, м²;

kf - коэф­фициент, учитывающий дополнительную площадь;

Цзд - стоимость 1 м² пло­щади цеха, руб.

Коэффициент kf учитывает площадь, добавляемую по всему периметру зоны, обеспечивающую достаточный разрыв с соседним оборудованием и рабочими местами в соответствии с нормами техники безопасности и удобством эксплуатации, а также дополнительную площадь, которая включает проходы, проезды, площади, занятые транспортным оборудованием, служебными и бытовыми помещениями и т.д.

kf = 2,5

Sзд = 1*20= 20,0 м²

Стоимость 1 м² площади Цзд принимают равной 12000 руб.

Кзд баз = 20 * 12000 * 0,35 = 210000 руб.

Кзд пр = 20 * 12000 * 0,27 = 162000 руб.

Капитальные вложения в основные фонды составляют:

Кбаз = 64790*0,35 + 5670 + 210000 = 238346 руб.

Кпроек = 14080*0,27 + 1260+ 162000 = 167062 руб.

4.4 Определение потребного количества основных рабочих.

Для цехов серийного производства количество производственных рабочих определяют по формуле:

[11] стр. 9 (35)

где Р_СТ – количество рабочих данной профессии и разряда, чел.;

t_ш.к. – штучно – калькуляционное время на операцию, мин.;

Fд.р – эффективный годовой фонд рабочего времени станочника, ч.;

N – годовой объем выпуска деталей, шт.

Эффективный годовой фонд рабочего времени станочника при пятидневной рабочей неделе может быть определен по формуле:

[11] стр. 9 (36)

где К_н – коэффициент, учитывающий использование номинального фонда времени из – за неявки на работу

Принимаем Кн = 0,9

Решение:

Fд.р = [(366 – 104 - 16)*8 – 10*1]*0,9 = 1756 ч.

Р_{СТ Б} = = 0,73 чел.

Р_{СТ Пр} = = 0,56 чел.

Округляем полученные результаты по базовому и проектному вариантам до целого числа и принимаем 1 рабочего.

В сравниваемых вариантах численность вспомогательных рабочих-повременщиков и их заработная плата не изменяется, поэтому в дальнейших расчетах данные показатели использоваться не будут.

5. Организационная часть.

5.1 Планировка оборудования и рабочих мест на участке сборочно-сварочного цеха.

Производительность оборудования, т. е. объём продукции (работы), производимой в единицу времени данным оборудованием в соответствии с его конструктивными особенностями, технической характеристикой и производственной квалификацией занятых на нем рабочих.

Второй показатель характеризует использование оборудования по времени и выражается коэффициентом использования планового фонда времени, сменности работы оборудования, загрузки оборудования.

Производительность оборудования может быть определена детальным способом, основанным на техническом нормировании по времени всех элементов, входящих в комплекс процессов изготовления изделия, или укрупненным методом по перспективным нормам, полученных на передовых предприятиях.

Механизация и автоматизация – один из основных показателей технической вооруженности производства. Механизация производства - направление научно-технического прогресса, основанное на замене ручных производственных операций. Автоматизация производства - производственный процесс, при котором функции управления и контроля осуществляются приборами и автоматическими устройствами. Она является важнейшим и наиболее перспективным фактором повышения эффективности производства и ликвидации дефицита рабочей силы. Это высшая ступень развития машинной техники, когда производственный процесс осуществляется с помощью машин – автоматов без непосредственного участия человека. Человек лишь следит за исправной работой механизмов.

Автоматизация может быть частичной, комплексной и полной, В первом случае автоматизация отдельных производственных операций осуществляется в тех случаях, когда управление отдельными процессами вследствии их сложности или скоротечности практически недоступно человеку и когда простые автоматические устройства эффективно заменяют его. Частично автоматизируется, как правило, действующее производственное оборудование. Во втором случае участок, цех, завод функционируют как единый взаимосвязанный автоматизированный комплекс, которым охвачены все основные производственные функции предприятия, хозяйства и службы.

Степень механизации и автоматизации производства характеризуют: количество рабочих, выполняющих работу полностью механизированным способом, удельный вес данной категории рабочих в процентах к общему количеству рабочих предприятия, количество рабочих, переводимых в планируемом периоде с ручного труда на механизированный и автоматизированный, в основном производстве, а также удельный вес этой категории рабочих, занятых ручным трудом в основном производстве.

Аналогично рассчитываются и показатели по рабочим, переводимым с ручного труда на механизированный и автоматизированный, отдельно по вспомогательному производству.

5.2 Организация рабочих мест и НОТ (научная организация труда) на участке.

Основное звено от которого зависит производительность труда на производстве – это рабочее место, т. е. оснащенная необходимыми техническими средствами зона, где совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей, совместно выполняющих работу или операцию.

Рабочие места различают по формам организации производства (единичное, серийное, поточное), по видам работ (токарные, фрезерные, сварочные, кузнечные, слесарные, сборочные), по видам оборудования (прессы, литейные машины, универсальные и агрегатные станки), по степени механизации и автоматизации производственных процессов (ручные, машинно-ручные, автоматизированные, автоматические), по степени разделения труда (индивидуальное, коллективное, одностаночное, многостаночное).

Специализация рабочего места в значительной мере зависит от уровня стандартизации, нормализации и унификации выпускаемой продукции. Важное условие улучшения организации рабочих мест – планировка рабочего места, т. е. рациональное пространственное размещение в зоне приложения труда оборудования, рабочей мебели, оснастки, инструментов, светильников и т. д. Основная цель планировки – наиболее эффективно использовать имеющиеся площади, создать исполнителям удобные и безопасные условия труда, обеспечить кратчайшие маршруты перемещения документации, средств и предметов труда, свести к минимуму рабочие движения и потери рабочего времени. Пространственную планировку определяют рабочей, досягаемой и оптимальной зонами на рабочем месте.

Рабочая зона – часть трехмерного пространства, ограниченная крайними точками досягаемости рук и ног работающего, рабочее положение которого может смещаться в сторону от условного центра рабочего места в процессе выполнения трудовых операций. Пространство рабочего места, в котором осуществляются двигательные действия человека называется моторным полем.

Максимальная зона досягаемости – это часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми вытянутыми руками.

Зона легкой досягаемости - часть моторного поля рабочего места, ограниченная дугами, описываемыми руками при движении их в плечевом суставе. Зона досягаемости определяется для различных фиксированных рабочих положений: стоя, сидя.

Рабочие места можно квалифицировать по следующим однородным признакам:

1. уровню механизации – на автоматизированные, механизированные, а также рабочие места, где выполняются ручные работы.

2. признаку распределения труда – на индивидуальные и коллективные (бригадные).

3. специализация – на универсальные, специализированные и специальные.

4. степени подвижности – на стационарные и подвижные.

Рабочие места могут находиться в помещении и на открытом воздухе. Работа на них может производиться сидя, стоя или с чередованием.

По общему принципу устройства рабочее место делится на две зоны: на основную, где размещаются предметы труда или устройства для управления механизмами, и вспомогательную, в которой находятся сиденье, подсобное оборудование и приборы, необходимые для нормального рабочего процесса.

В соответствии с ролью в производственном процессе различаю рабочие места основного и вспомогательного производства. Организацию и обслуживание рабочих мест определяют также масштабами и типом производства (массовое, серийное, единичное).

Основным компонентом рабочего места является его оснащенность. Оснащение рабочего места – это система его укомплектования основным и вспомогательным технологическим оборудованием, технологической и организационной оснасткой в количестве, необходимом и достаточном для эффективного и качественного выполнения исполнителем или группой исполнителей установленного производственного задания.

В состав основного технологического оборудования входят машины, станки, разные механизмы и т. д., а вспомогательного контрольные приборы, испытательные стенды, уборочные агрегаты и другие подсобные средства.

Технологическая оснастка – средства необходимого технологического оснащения на рабочем месте, с помощью которых обеспечивается эффективное и качественное выполнение технологических операций. Она включает: мерительные, режущие и вспомогательные инструменты, штампы, различные приспособления и устройства, выполняющие рабочую функцию совместно с основным оборудованием.

Ручной инструмент должен быть механизированным. Форма рукоятки инструмента должна соответствовать его назначению, продолжительности оперирования, прилагаемым усилиям и анатомическим строениям руки.

Организационная оснастка – средства необходимого организационного оснащения, обеспечивающие непрерывность, эффективность, качество и комфортабельность трудовых операций, выполняемых на рабочем месте.

Оргоснастка должна предусматривать максимальное использование элементов и иметь простую конструкцию. Её рекомендуется выполнять встроенной, как элемент конструкции оборудования.

Конструкция оргоснастки должна предусматривать:

1. ограничение её типов и типоразмеров.

2. удобство сборки, ремонта, уборки.

3. возможность секционной сборки.

4. раздельное хранение документации, режущих, измерительных, вспомогательных инструментов и устройств.

5. легкое и бесшумное перемещение выдвижных и поворотных элементов оргоснастки и оснащение их фиксирующими устройствами.

Главное направление работы по улучшению организации рабочих мест – разработка и внедрение типовых проектов.

Типовые проекты предусматривают обычно пространственную планировку орудий и средств труда, технологическую и организационную оснастку, взаимосвязь со смежными рабочими местами, основные элементы обслуживания рабочего места, рекомендуемые передовые приёмы и методы труда.

Типовой проект организации рабочего места – организационно-техническое решение рабочего места, удовлетворяющего таким образом требованиям НОТ (эргономическим, психофизиологическим, санитарно-гигиеническим, эстетическим, социальным) и специальным требованиям, стандартам определенного типа производства, определенной профессии и специальности.

Типовые проекты организации рабочих мест массовых профессий рабочих содержат следующие разделы:

1. назначение и характеристика рабочего места – его наименование, вид и тип производства, наименование профессии и специальности, краткая техническая характеристика основного технологического оборудования, наименование и характеристика выполняемых работ, производственных операций.

2. общие требования к организации рабочих мест - эргономические, санитарно-гигиенические, техники безопасности, эстетические, особые требования к данному виду рабочего места.

3. оснащение рабочего места – состав и количество вспомогательного нестандартного оборудования, технологической и организационной оснастки, расположение материалов и местоположение рабочего.

4. организация труда на рабочем месте, приёмы и методы труда – описание форм организации труда и рациональных приёмов и методов выполнения производственных операций на данном рабочем месте, состав функциональных обязанностей рабочего и состав основных элементов работы организация обслуживания рабочего места – специализированное обслуживание, его состав, способы, режимы, графики, лица ответственные за обслуживание, виды самообслуживания, средства связи рабочего со службами и управления (мастером, наладчиком, ремонтниками).

Микроклимат.

Для создания нормальных условий труда в производственных помещениях обеспечивают нормативные значения параметров микроклимата – температура воздуха, его относительной влажности и скорости движения, а также интенсивности теплового излучения.

В ГОСТ 12.1.005-88 указаны оптимальные и допустимые показатели микроклимата в производственных помещениях. Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые устанавливают раздельно для постоянных и непостоянных рабочих мест в тех случаях, когда по технологическим, техническим или экономическим причинам невозможно обеспечить оптимальные нормы.

Оптимальные микроклиматические условия представляют собой сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального теплового состояния его организма без напряжения механизмов терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия представляют собой сочетание количественных показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения теплового состояния его организма, сопровождающиеся напряжением механизма терморегуляции, не выходящие за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает ухудшения или нарушения состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные теплоощущения, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

При нормировании метеорологических условий в производственных помещениях учитывают время года и физическую тяжесть выполняемых работ. Под временем года подразумевают два периода: холодный (среднесуточная температура наружного воздуха составляет +10⁰С и ниже) и теплый (соответствующее значение превышает +10⁰С).

Нормируемые параметры микроклимата в производственных помещениях приведены в таблице 13.

Таблица 13.Оптимальные и допустимые нормы параметров микроклимата в рабочей зоне производственных помещений.

Период года	Категория работ	Температура воздуха, 0С						Относительная влажность, %		Скорость движения воздуха, %
		оптимальная	допустимая					оптимальная	допустимая, не более*	оптимальная, не более	допустимая*
			верхняя граница		нижняя граница
			на рабочих местах
			постоянных	непостоянных		постоянных	непостоянных
Холодный	Легкая Iб	1…23	24	25		20	17	40…60	75	0,2	0,3
Теплый	Легкая Iб	2…24	28	30		21	19	40…60	60 (при 270С)	0,2	0,1..0,3

* На постоянных и непостоянных рабочих местах.

Защита от шума и вибраций.

Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять на: методы снижения шума на пути распространения его от источника; методы снижения шума в источнике его образования; средства индивидуальной защиты.

Основные нормативные документы средств борьбы с шумом ГОСТ 12.4.051-87 и ГОСТ 12.1.029-80. СНиП П-12-77 «Защита от шума».

На сборочно-сварочном участке основными источниками шума являются работа ручного пневматического инструмента, работа пневматических зажимных устройств.

Для снижения шума выходные каналы этих устройств оборудуют пневмоглушителями. Сварочные трансформаторы и выпрямители необходимо звукоизолировать.

Рабочие места для обработки изделий пневмоинструментом огораживают звукоизолирующим экраном высотой не менее двух метров.

Защита от вибрации регламентирует ГОСТ 23346-80, ГОСТ 12.4 002-74 «ССБТ» (Средства индивидуальной защиты рук от вибрации).

Виброизоляция осуществляется путем установки источников вибрации на виброизоляторы, а также гибких вставок в коммуникациях воздуховодов, применение упругих прокладок в ручном механизированном инструменте.

Освещение.

Освещение рабочих мест осуществляется за счет естественного и искусственного.

Нормируемые параметры освещения и их значения указаны в СН и П 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».

На предприятие используют светильники подвесные марок РСП05 с лампой ДРЛ мощностью 1*400Вт. Уровень освещенности 550 люкс. Это соответствует нормативу.

Вентиляция.

Задача вентиляции – обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях с помощью вентиляции удаляется загрязненный или нагретый воздух из помещения и подается свежий воздух.

Для эффективной работы, система вентиляции должна удовлетворять следующим требованиям согласно СНиП 2.04.05-91:

1. Количество приточного воздуха должно соответствовать количеству удаляемого (разница между ними должна быть минимальна).

2. Приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены; свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально (или их нет вообще), а удалять, где выделения максимальны; приток воздуха должен производиться как правило, в рабочую зону, а вытяжка – из верхней части помещения.

3. Системы вентиляции не должны вызывать переохлаждения или перегрева работающих и создавать шум на рабочих местах, превышающий предельно допустимые уровни. Они должны быть электро – пожаро – взрывобезопасными, просты по устройству, надежны в эксплуатации и эффективны.

Основными профессиональными заболеваниями сварщиков являются пневмокониоз и интоксикация марганцем, характер развития, которых и тяжесть течения зависят от концентрации и содержания аэрозоля в зоне дыхания сварщика.

Наибольшую опасность для здоровья представляют соединения хрома, марганца, фтора, а также озон. Независимо от состава аэрозолей в зоне дыхания сварщика, их суммарная концентрация не должна превышать 8,0 мг/м³.

Количество воздуха, необходимое для растворения вредных аэрозолей до допустимой концентрации при полуавтоматической сварке в среде углекислого газа равно 7300 м³/ч.

Скорость движения воздуха, создаваемого местными отсосами ≤ 0.5 м/сек.

Приточные вентиляторы:

Тип ВР-86-77-8В

Количество 5 шт.;

Производительность 20500 м³/час;

Мощность двигателя 11 кВт;

Вытяжные вентиляторы:

Тип ВР-86-77-6.3В

Количество 10 шт.;

Производительность 10250 м³/час;

Мощность двигателя 11 кВт;

Фильтрующие устройства:

Степень задержки пыли на входе в вентилятор – 86%;

Степень задержки пыли в потолочном фильтре – 97%.

Потолочный фильтр состоит из профилированных рам с защитными решетками.

Тип фильтров FF – 560ЕХ толщина 24 мм;

Приточный фильтр VNF – 290 толщина 20 мм.

Антропометрические определяют соответствие комплекса оборудования рабочего места, форме и размерам тела человека, распределению его веса.

Физиологические и психологические показатели характеризуют соответствие рабочего места, его оборудования и устройств энергетическим, скоростным, слуховым и другим психологическим возможностям человека.

Для рабочих сварочных профессий, первое условие для обеспечения безопасного, высокопроизводительного и качественного труда – это рациональная рабочая поза. Исходя из того что, изделие изготавливаем на сборочно – сварочном стенде (в виде рамы), сварщик будет работать стоя. При этом он будет наклоняться вперед на 10 – 15^о, что является нормальной рабочей позой.

На рабочем месте должны находиться лишь предметы, которые применяются в производственном процессе, расположение их должно соответствовать последовательности выполнения трудовых решений и в зоне досягаемости рук. Движения рабочего должны быть максимально производительны и как можно менее утомительные. Все предметы, которые берутся правой рукой, должны находиться справа от сварщика, а все те, что берутся левой рукой – слева.

Органы управления, материалы и инструмент должны находиться перед рабочим в поле его зрения.

Внедрение НОТ на рабочих местах сварочных участков должно обеспечить необходимые условия для эффективной и качественной работы сварщиков с минимальной затратой сил и рабочего времени.

На машиностроительных предприятиях различают три основных формы разделения труда:

а) функциональную;

б) технологическую;

в) квалификационную.

Функциональная – предполагает разделение работников на отдельные группы в зависимости от выполняемых функций на производстве, например основные и вспомогательные рабочие, инженерно – технические работники и т.д. Главными группами являются основные рабочие – сварщики и вспомогательные – слесари. Необходимо максимальное освобождение сварщиков от вспомогательных и обслуживающих операций. Эти функции, как и ремонт оборудования, и доставку деталей к месту сварки и т.п. осуществляется вспомогательными рабочими. Такое разделение позволяет увеличить время полезной работы сварщиков, использование оборудования, что незамедлительно отразится на конечных результатах труда.

Технологическое разделение труда предусматривает разделение рабочих по профессиям, выполняющих четко ограниченный круг работ, например, слесари, сварщики и т.д.

Квалификационное разделение предусматривает разделение рабочих по разрядам в зависимости от опыта и навыка рабочего, его уровня образования.

С разделением труда связана и расстановка рабочих на производстве. При этом работа может выполняться индивидуально и коллективно. В настоящее время коллективная организация труда находит все большее распространение. В условиях сварочного производства практикуется форма бригадной работы. Бригада представляет собой непосредственное сочетание труда нескольких рабочих, выполняющих одну общую задачу и несущих коллективную ответственность за результаты труда. При такой организации труда достигается в наибольшей степени экономический и социальный эффект, рационально используется: рабочее время, оборудование, материалы, снижается трудоемкость работ.

Таким образом, НОТ на рабочих местах способствует решению как производственно – экономических, так и социальных задач.

5.3 Организация технического контроля.

В улучшение качества выпускаемой продукции важное значение имеет правильная организация технического контроля. Под техническим контролем понимается проверка соответствие объекта установленным техническим требованиям по ГОСТ16504-81.

Основной целью технического контроля являются предметы труда (продукция в виде изделий, материалы), средства труда (оборудование), а так же трудовые процессы (производственные предприятия).

Технологический контроль классифицируется по ряду направлений:

а) по участию в производственном процессе (входной, операционный и приемочный);

б) по степени охвата объекта контролем (сплошной, выборочный);

в) по месту проведения контрольных операций (стационарный, подвижный);

г) по степени связи с объектом контроля (непрерывный и прерывистый);

д) по использованию средств (методов) контроля (измерительный, по контрольному образцу, визуальный).

Для оценки работы контролеров применяют инспекционный контроль.

Объектами контроля в сварочном производстве являются:

а) техническая документация;

б) материалы;

в) заготовки;

г) процесс сборки и сварки;

д) изготовленная продукция.

Контроль технической документации имеет целью выявить ошибки, допущенные в расчетах, несоблюдение норм, стандартов и т.д.

К материалом, подвергаемым контролю относятся:

а) свариваемый металл;

б) электроды;

в) присадочные материалы;

г) флюсы и защитные газы.

На особо важных сварных конструкциях металл должен подвергаться специальному лабораторному, химическому, металлографическому анализу. Законченную сборочно-сварочную продукцию контролируют на основе технических условий приемки (проверяют общие размеры изделия в соответствии с ТУ и чертежами, его плотность и прочность а также качество отдельных сварных швов).

Общезаводским органам технического контроля является отдел технического контроля (ОТК). При определение качества продукции, ОТК принимает самостоятельное решение и дает соответствующую оценку, не зависимо от точки зрения других служб завода. Начальник ОТК подчиняется непосредственно директору предприятия.

В производственных цехах работники технического контроля функциональна подчиняются ОТК завода. Численность и состав работников технического контроля в цехе зависит от объема выпускаемой продукции. Технический контроль осуществляется контролерами – браковщиками, которые подчинены контрольному мастеру.

В обязанности контрольного мастера входит:

а) своевременная приемка предъявляемой продукции;

б) оформление оперативной документации;

в) разработка мероприятий по предупреждению брака и улучшению качества продукции своего участка;

г) обеспечение контролеров измерительными приборами, эталонами, справочными материала организации и учета брака и т.д.

Контрольный мастер имеет право приостановить выпуск продукции в случае обнаружения брака и отступления от установленного технологического процесса, не медленно поставив в известность начальника цеха. При приемки готовых изделий составляется акт об испытании и приемки. При обнаружении брака составляется дефектная карта. В случае когда брак исправим или акт о неисправном (окончательном) браке. Вся выявленная бракованная продукция должна быть немедленно изъята с рабочих мест и передана в изолятор брака, находящегося в ведении бюро технического контроля откуда брак поступает на соответствующие склады предприятия утилизационные или сырьевые.

При сварке конструкции «Поперечина №1» применяют визуальный метод контроля качества сварных соединений. Его преимущества в том, что не обеспечивается достаточная точность в определении характера дефектов и трудность контроля изделии имеющих сложную геометрию.

Размеры контролирует с использованием рулетки и штангенциркуля. Катеты швов проверяют шаблонами для замера катетов.

5.4 Организация ремонта оборудования на участке.

Для обеспечения безаварийной, производительной и безопасной работы сварочного оборудования необходимо соблюдать правила его технического обслуживания при работе.

Техническое обслуживание действующего оборудования направлено на предупреждение его несвоевременного выхода из строя. Техническое обслуживание заключается в проведение профилактических осмотров и плановых ремонтов.

Организация ремонта технологического оборудования на предприятиях осуществляется в соответствии с основными положениями единой системы планово- предупредительного ремонта (ППР).

Под системой ППР понимается совокупность организационно- технических мероприятий по уходу, надзору, обслуживанию и ремонту оборудования. Сущность системы заключается в том, что по истечении определенного срока, после отработки каждым агрегатом определенного количества часов, проводятся осмотры и различные виды плановых ремонтов, чередование и периодичность которых определяется назначением агрегата, его особенностями, размерами и условиями эксплуатации.

Система ППР предусматривает проведение следующих основных видов работ:

а) межремонтные работы, заключаются в наблюдение за состоянием оборудования, в выполнение рабочими правил эксплуатации;

б) осмотры, которые проводятся с целью проверки состояния оборудования, устранения мелких неисправностей;

в) плановые ремонты, подразделяются по объему трудоемкости:

1) текущие;

2) средние;

3) капитальные.

Текущий ремонт состоит в замене небольшого числа изношенных деталей и регулировании механизмов, как правило, без их разборки. Текущий ремонт обычно проводится без простоя оборудования.

Средний ремонт включает частичную разборку оборудования, капитальный ремонт отдельных сборочных единиц и механизмов, замену изношенных деталей и испытание новых под нагрузкой.

Капитальный ремонт предусматривает полную разборку оборудования, иногда со снятием его с фундамента, замену или восстановления изношенных частей, ремонт базовых деталей, сборку, регулирования и испытание оборудования под нагрузкой.

Проведению ремонтных работ должна предшествовать техническая и оперативная подготовка. Техническая подготовка складывается из конструкторской и технологической, ее целью является подготовка необходимой для выполнения работ технической документации. Оперативная подготовка заключается в комплектовании всех необходимых для ремонта материальных элементов.

5.5 Разработка мероприятий по охране труда, технике безопасности и противопожарной защите.

Электрическая сварка плавлением, как вид работы связанный с электрическим оборудованием, а также возможным воздействием на сварщика вредных и опасных производственных факторов, требует четкой организации производственного процесса, разработки мероприятий по охране труда и строгого соблюдения мер безопасности.

Основными опасными и вредными производственными факторами приводящими к травмам при сварке являются:

а) поражение электрическим током при электросварочных работах;

б) поражение органов зрения и открытых участков кожи излучением электрической дуги;

в) отравление вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке;

г) пожарная опасность и ожоги;

д) механические травмы при сборочных операциях.

Поражение электрическим током происходит при прикосновении к токоведущим частям электропроводки и сварочной аппаратуре, применяемой при сварке.

Электробезопасность обеспечивается:

а) выполнением требований электробезопасности электросварочного оборудования, надежной изоляцией, применением защитных ограждений, автоблокировки, заземлением электрооборудования и его элементов;

б) индивидуальными средствами защиты (работа в сухой и прочной спецодежде и рукавицах, в ботинках без металлических шипов и гвоздей);

в) соблюдением условий труда (ремонт электросварочного оборудования и аппаратуры специалистами – электриками).

Защита зрения и открытых участков кожи при дуговой сварке, обеспечивается применением щитков, масок или шлемов с жаростойкими защитными стеклами – светофильтрами, задерживающими и поглощающими излучение дуги. Для предохранения тела применяют спецодежду из плотного брезента или сукна.

Во избежание отравления вредными газами и испарениями вредных веществ рабочие места сварщиков должны иметь необходимую и достаточную местную и общую вентиляцию, применяться изолирующие и защитные устройства, а в особо опасных условиях индивидуальные защитные средства.

При монтаже и эксплуатации пневмоцилиндров необходимо соблюдать следующие требования техники безопасности:

а) цилиндры должны быть надежно закреплены;

б) все болты и шпильки крепления цилиндров должны быть равномерно затянуты и надежно застопорены;

в) при монтаже необходимо строго соблюдать параллельность оси цилиндра направляющим движение рабочего органа;

г) во избежание скопления конденсата, но чтобы при горизонтальном расположение цилиндра в приспособление отверстие трубопроводов находились внизу;

д) трубопровод перед монтажом должен быть тщательно продут сжатым воздухом;

е) для надежной работы пневмопривода воздух, подаваемый в цилиндр, не обходимо очистить от влаги, загрязнений и пропускать через маслораспылитель, где он смешивается с распыленным маслом, необходимым для смазки механизма привода;

ж) шток цилиндра должен быть защищен от ударов. На шток в процессе эксплуатации не должна действовать поперечная нагрузка, а так же попадать грязь, абразивная пыль, стружка, брызги расплавленного металла и т.д.

з) перед длительной остановкой цилиндр необходимо обильно смазать.

Во избежание получения разного рода ожогов, сварщики должны иметь сухую спецодежду, обувь должна закрываться брюками.

Основными мерами по снижению травматизма является соблюдение персоналом правил технике безопасности, продуманная с точки зрения безопасности работ технология сборки – сварки, и правильная организация рабочего места.

Техника безопасности при эксплуатации производственного оборудования

Производственное оборудование должно обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию эксплуатации как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований, предусмотренных эксплуатационной документацией.

Безопасность конструкций производственного оборудования обеспечивается:

1. Выбором принципов действия и конструктивных решений, источников энергии и характеристик энергоносителей, параметров рабочих процессов, системы управления и ее элементов.

2. Минимизацией потребляемой энергии при функционировании оборудования.

3. Выбором комплектующих изделий и материалов для изготовления конструкций, а также применяемых при эксплуатации.

4. Выбором технологических процессов изготовления.

5. Применением встроенных в конструкцию средств защиты работающих а также средств информации, предупреждающих о возникновении опасных ситуаций.

6. Надежность конструкции и её элементов.

7. Применение средств механизации, автоматизации дистанционного управления и контроля.

8. Возможность использования средств защиты, не входящих в конструкцию.

9. Выполнения эргономических требований.

10. Ограничением физических и нервнопсихических нагрузок на работающих.

Требования безопасности к производственному оборудованию конкретных групп, видов, моделей устанавливают на основе требований настоящего стандарта.

Причинами пожара при сварочных работах могут быть искры и капли расплавленного металла и шлака, неосторожное обращение с пламенем горелки при наличии горючих материалов вблизи рабочего места сварщика. Опасность пожара особенно следует учитывать на строительно-монтажных площадках и при ремонтных работах в неприспособленных для сварки помещениях.

Для предупреждения пожаров необходимо соблюдать следующие противопожарные меры:

• нельзя хранить вблизи от места сварки огнеопасные или легковоспламеняющиеся материалы, а также производить сварочные работы в помещениях, загрязненных промасленной ветошью, бумагой, отходами дерева и т.п.

• запрещается пользоваться одеждой и рукавицами со следами масел, жиров, бензина, керосина и других горючих жидкостей.

• нельзя выполнять сварку и резку свежевыкрашенных масляными красками конструкций до полного их высыхания.

• запрещается выполнять сварку объектов, находящихся под электрическим напряжением, и сосудов, находящихся под давлением.

• нельзя проводить без специальной подготовки сварку емкостей из-под жидкого топлива.

• при выполнении в помещениях временных сварочных работ деревянные полы, настилы и помосты должны быть защищены от воспламенения листами асбеста или железа.

• нужно постоянно следить за исправностью противопожарных средств — огнетушителей, ящиков с песком, лопат, ведер, пожарных рукавов и т.п., а также содержать в исправности пожарную сигнализацию.

• после окончания сварочных работ необходимо выключить сварочный аппарат, а также убедиться в отсутствии горящих или тлеющих предметов. Средствами пожаротушения являются вода, пена газы, пар, порошковые составы и др.

Для подачи воды в установки пожаротушения используют специальные водопроводы. Пена представляет собой концентрированную эмульсию диоксида углерода в водном растворе минеральных солей, содержащих пенообразующее вещество.

5.6 Мероприятия по защите окружающей среды на предприятиях.

Защита окружающей среды – это комплексная проблема: наряду с природоохранительными задачами она решает также и социально – экономическую задачу – улучшение условий жизни человека, сохранение его здоровья. Основные направления по решению проблем защиты окружающей среды: совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду; замена токсичных отходов нетоксичными и неутилизируемых отходов на утилизируемые.

Активной формой защиты окружающей среды от вредного воздействия выбросов промышленных предприятий является: «безотходная технология» - комплекс мероприятий в технологическом процессе от обработки сырья до использования готовой продукции, в результате чего сокращается до минимума количество вредных выбросов. В этот комплекс мероприятий входит: создание и внедрение новых процессов получения продукции с образованием наименьшего количества отходов, разработка систем переработки отходов производства во вторичные материальные ресурсы; разработка бессточных технологических систем и водооборотных циклов; создание территориально-промышленных комплексов, имеющих замкнутую структуру материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Можно выделить два основных направления по обеспечению чистоты атмосферы от загрязнений: сокращение выбросов и обезвреживание выбросов, содержащих вредные вещества.

Соблюдение предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе требует систематического контроля за фактическим их содержанием в атмосфере и в рабочих зонах на предприятиях. Для каждого источника загрязнения устанавливают предельно допустимую норму выбросов веществ в атмосферу и систему контроля за его соблюдением.

5.7 Утилизация промышленных отходов.

Обезвреживание твердых отходов.

Для обезвреживания твердых отходов часто применяют метод капсулирования, заключающийся в обволакивании токсичного отхода инертной пленкой, например стеклообразной или полимерной. Используемый метод переплавки отходов заключается выжигании вредных компонентов, формировании новой структуры BMP и их потребительских свойств: размеров, цвета и т.п. Химические методы позволяют получать из отходов новые продукты: превращать твердые органические отходы гидрированием и гидролизом в жидкое и газообразное топливо. Наиболее распространенный метод фиксации отходов — цементирование — применяется для отходов, содержащих воду. Недостаток метода — увеличение объема отходов и возможная гидратация цемента при малых рН. Применяется для неорганических отходов, особенно тяжелых металлов, а также радиоактивных веществ. Для фиксации с использованием органических полимерных материалов готовится смесь отходов с соответствующими смолами или мономерами, затем вводится катализатор, который обеспечивает полимеризацию и создание объема фиксированного материала. Отходы обычно химически не связываются с полимером. Происходит микрообволакивание органической оболочкой. Для обработки отходов обычно используют формальдегидные, виниловые и полиэстеровые соединения. Такой монолит обладает сопротивлением на сжатие на уровне бетона. Недостаток метода — возможность появления ядовитых паров в процессе полимеризации.

6. Экономическая часть.

6.1 Определение затрат на материалы.

6.1.1 Затраты на основные материалы.

К основным материалам относятся материалы, расходуемые непосредственно на изготовление изделий. Эти материалы входят в вес готового изделия. Данное изделие «Поперечина №1» изготавливается из материала сталь 20 ГОСТ 23518-79, вес заготовки и масса готового изделия одинаковы и в базовом и проектном вариантах, поэтому расходы на основные материалы рассчитываться не будут.

В дальнейшем произведем расчеты только по изменяющимся статьям калькуляции с целью получения технологической себестоимости изделия.

6.1.2 Определение затрат на вспомогательные материалы.

Вспомогательные материалы выполняют подсобную роль в производстве продукции, хотя без их участия процесс не может совершаться. Они либо необходимы для поддержания в требуемом состоянии средств труда, либо используются в некоторых технологических процессах для обработки продукции. К вспомогательным материалам для сварки изделия «Поперечина №1» относятся: сварочная проволока Св-08Г2С, углекислый газ, сжатый воздух при использовании пневмоприжимов.

Затраты на все виды вспомогательных материалов, применяемых при изготовлении конструкции определяются по формуле:

[11] стр.12 (37)

где, n- количество операций,

W- число видов вспомогательных материалов, применяемых при выполнении операции;

qвci- норма расхода материала С-го вида при выполнении операции, кг./шт.;

Ц_вс - цена материала С-го вида

Расчет потребности и стоимости вспомогательных материалов производится по форме, приведенной в таблице 14.

Таблица 14. Расчёт потребности и стоимости вспомогательных материалов в базовом варианте.

Материал	Единица измерения	Расход		Цена 1кг.,	Затраты, руб.
		На единицу изделия	На годовую программу		На единицу изделия	На годовую программу
Св-08Г2С	кг	0,9	1350	62,5	56,25	84375
СО2	кг	1,09	1635	31,4	34,23	51339
Итого					90,48	135714

Таблица 15. Расчёт потребности и стоимости вспомогательных материалов в проектном варианте.

Материал	Единица измерения	Расход		Цена 1кг.,	Затраты, руб.
		На единицу изделия	На годовую программу		На единицу изделия	На годовую программу
Св-08Г2С	кг	0,9	1350	62,5	56,25	84375
СО2	л	1,09	1545	31,4	34,23	51339
Сжатый воздух	м3	29,82	44730	0,22	5,96	8946
Итого					96,44	144660

6.2 Определение фонда заработной платы по участку.

Фонд заработной платы производственных рабочих складывается из основной и дополнительной заработной платы. Для расчета основной заработной платы вначале следует определить расценки на все операции технологического процесса обработки изделия.

Расценки в рублях определяют для серийного производства по формуле:

[11] стр.15 (38)

где Ссд- часовая тарифная ставка, соответствующая разряду выполняемой работы, руб.;

t_ш.к.- норма времени на данную операцию, мин.

Часовые тарифные ставки в зависимости от профессии, разряда, формы оплаты и условий труда выбираем из тарифной сетки предприятия.

Принимаем Ссд = 27,9 руб.

Решение:

Роп б= 27,9*56,7 /60 = 26,36 руб.

Роп пр= 27,9*43,59/60 = 20,27 руб.

Заработную плату по сдельным расценкам на изготовление N деталей годового объема выпуска определяют по формуле:

_{ЗПпрям = Роп*N} [11] стр.15 (39)

Решение:

ЗПпрям б = 26,36*1500 = 39540 руб.

ЗПпрям пр = 20,27*1500 = 30405 руб.

Основной фонд ЗП основных рабочих рассчитывается по формуле:

Зпосн = (ЗПпрям + ЗПпрем + ЗП дп)*Кр

[11] стр.16 (40)

где: ЗПпрям- прямой фонд основных рабочих