Введення
Під контактним зварюванням розуміють процес утворення нероз'ємних з'єднань конструкційних металів внаслідок їх короткочасного нагрівання електричним струмом і пластичного деформування зусилля стиснення.
З'єднання деталей, що зварюються при контактній зварці відбувається шляхом утворення зв'язків між атомними агрегатами в зоні контакту цих деталей. При цьому для утворення фізичного контакту і активації поверхонь, що з'єднуються витрачається теплова та механічна енергія, що підводиться ззовні.
Точкове зварювання - спосіб контактного зварювання, при якому деталі зварюються за окремими обмеженим поверхонь торкання (по ряду точок).
Область застосування контактного зварювання надзвичайно широка - від великогабаритних будівельних конструкцій до мініатюрних напівпровідникових пристроїв і плівкових мікросхем. За наявними даними в даний час близько 30% всіх зварних з'єднань виконуються різними способами контактного зварювання.
Контактної зварюванням можна успішно поєднувати практично всі відомі конструкційні матеріали.
Точкове зварювання - найбільш поширений спосіб, на частку якого припадає близько 80% всіх з'єднань, виконаних контактною зваркою. Цей спосіб зварювання широко використовується в автомобілі - і вагонобудуванні, будівництві, радіоелектроніці і т.д. Наприклад, в конструкціях сучасних лайнерів налічується кілька мільйонів зварних точок, легкових автомобілів - 5000 пікселів. Діапазон зварюються товщин - від декількох мікрометрів до 10-30мм. Точковим зварюванням поєднуються елементи жорсткостей і кріпильні деталі з листами, тонкостінними оболонками і панелями.
Контактна зварювання, застосовується, як правило, у великосерійному і масовому виробництві. Це обумовлено високою продуктивністю машин контактного зварювання, легкістю механізації і автоматизації процесу зварювання, а також вартістю обладнання.
1. Призначення, опис конструкції виробу і умови його роботи
Виріб представляє собою лист металу згорнутий в трубу, зварюваний з нахлестом 18мм.
Дана конструкція при її використанні не сприймає ніяких великих навантажень. Герметичність конструкції не вимагається, тому зварювання можна виробляти на точкових машинах. Дане виріб застосовується як кожух, усередині якого проходить вал, який передає обертаючий момент від двигуна до стрічкового конвеєру.
2. Характеристика матеріалу виробу та оцінка його зварюваності
Матеріал виробу - сталь 45 відноситься до класу середньовуглецевих сталей звичайної якості. Сталь 45 містить: вуглецю 0,42-0,50%; марганцю 0,35-0,65%; кремнію 0,17-0,37%; фосфору 0,040%; сірки 0,040%; хрому 0,25%; нікелю 0 , 25%; міді 0,25%.
Під технологічної зварюваністю розуміють здатність металів утворювати міцні з'єднання без істотного погіршення їх технічних властивостей в самому з'єднанні і в прилеглій до нього околошовной зоні.
Зварюваність є змінним властивістю матеріалу. З удосконаленням технологій і устаткування можна поліпшити зварюваність матеріалів.
3. Розрахунок режимів зварювання
Величина зварювального струму, необхідна для утворення зварної точки, може бути визначена за законом Джоуля-Ленца.
I св, А. - Діюче значення струму;
Q ее, Дж. - теплота, що виділяється при протіканні струму через ділянку електрод-електрод;
m r - коефіцієнт, що враховує зміни опору під час зварювання.
m r = 1,1 - середньовуглецевих сталей.
R д.кон. = 90 * 10 -6 - опір деталі до кінця нагрівання;
t св. = 0,15 - технологічно доцільне час зварювання;
де
з = 461 Дж / (кг * ° К) - теплоємність;
г = 7,8 * 103 кг / м 3 - щільність зварюваного матеріалу;
Т пл = Тпл.-273 ° = 1803-273 = 1530 ° К;
d = 1,2 мм - товщина однієї пластини;
d я = 5мм - діаметр литого ядра зварної точки;
d я = d к - діаметр контакту електрода.
кільця шириною Х 2.
де К 1 ≈ 0,8 - коефіцієнт враховує, що середня температура кільця нижче середньої температури Т пл. / 4 у зв'язку зі складним розподілом температури;
Х 2 - ширина кільця навколишнього ядра.
Для середньовуглецевих сталей Х 2 = 1,2 *
де з е і г е - теплоємність і щільність металу електрода ≈ 3,3 * 10 6 Дж.
Х 3 - визначається часом зварювання та температуропровідності, м.
Отже,
Опір шунта знаходиться за формулою:
де Кп = 1,1 - коефіцієнт поверхневого ефекту [1, c.9],
з т = 80 * 10 -8 Ом * м - питомий електричний опір матеріалу вироби при температурі 0,2 * Т пл.
h / l = 1,2 [1, c.10], де h-ширина смуги по якій шунтується струм; м.
l-крок між точками; м.
h = 1,2 * 40 * 10 -3 = 48 * 10 -3 м
Струм шунтується через раніше зварену точку
Струм у вторинному контурі машини:
Еквівалентний опір:
4. Розрахунок і проектування зварювального контуру машини
Зварювальний контур - це система струмоведучих елементів та електричних контактів, що забезпечують підведення струму від вторинного витка трансформатора до зварюваних деталей і передачу до них зусилля стиснення.
рис.2 - Зварювальний контур машини
Габаритні розміри контуру: повний виліт L = 500мм, Н = 100мм.
Визначаємо перерізу елементів контуру, перетин q елемента контуру і площа контакту розраховують по допустимій щільності струму j:
ПВ = 50% - відносна тривалість включення.
j - допустима щільність струму, А / мм 2
За табл. 8 (1, с.20) вибираємо j:
для електродів з порожнистим перетином 20-30 А / мм 2;
для хобота 2-3 А / мм 2;
Визначаємо поперечний переріз хобота
де
Визначаємо розрахункову навантаження:
де Р з = 6 * 10 5 Н / м 2 - тиск стисненого повітря.
d ц - діаметр пневмоциліндра
Попередньо визначається d ц
Р св .= 1200Н - зусилля деталей, що зварюються;
Р = 3,5 * 10 5
Приймається за ГОСТ d ц = 0,080 м.
З електричного розрахунку визначаємо діаметр хобота
з конструктивних міркувань приймаємо d x = 120мм.
Перевіряємо на міцність
де [у] = 290 МПа - максимальне напруження для міді М1.
W = 0.1 * d x 3 = 0.1 * 0.12 3 = 1,7 * 10 -4 м 3.
М = F p * 500 * 10 -3 = 3014.4 * 500 * 10 -3 = 1507,2 H * м.
Перевірка на жорсткість
- Момент інерції хобота
Е = 0,8 * 10 9 Н / м 2
5. Розрахунок зварювального трансформатора
а). Номінальна вторинна напруга холостого ходу.
де Iсв.ном. - Номінальний зварювальний струм, А
Z m / - повний опір зварювальної машини, наведене до вторинної ланцюга; мкОм
де
S к = H * L = 50 * 10 = 500см 2 - площа зварювального контуру
R тр / = 16мкОм - активний опір обмоток тр-ра, привед. до вторинної ланцюга;
Х тр / = 16мкОм - індуктивний опір обмоток тр-ра привед. до вторинної ланцюга;
R св .= 100 * 10 -6 Ом - активний опір зони зварювання;
б). Номінальна потужність трансформатора.
в). Визначаємо межі регулювання вторинного напряженіяхолостого ходу.
Регулювання U2х.х. при контактній зварці здійснюється зміною коефіцієнта трансформації шляхом секціонування первинної обмотки.
Число ступенів регулювання в даному випадку вісім.
За номінальну щабель приймається передостання. Тоді максимальна вторинна напруга холостого ходу (на останньому щаблі) дорівнюватиме
Ставлення МАХ вторинного напруги до Міn приймається рівним двом
г). Визначення MAX і MIN число витків 1-го ступеня
З огляду на те, що у більшості контактних машин один вторинний виток
де U 1 - напруга на первинній обмотці трансформатора
U 1 = U c-U к = 380-1 = 379В
де U c - напруга мережі, В
U к = 1 - падіння напруги на контакторі (тиристорному)
д). Електрична схема перемикання ступенів
Зазначена схема (мал.) дозволяє регулювати вторинна напруга шляхом перемикання секцій первинної обмотки на паралельне або послідовне з'єднання.
Вся первинна обмотка складається з декількох секцій. Кожна секція складається з двох частин, що мають однакову кількість витків, намотаних проводом одного розміру і конструктивно покладених у дві абсолютно однакові котушки. Тільки в цьому випадку активні та індуктивні опору кожної частини секції будуть однакові і рівномірно навантажені при їх паралельному з'єднанні.
1 СЕКЦІЯ 2 СЕКЦІЯ 3 СЕКЦІЯ
Частини однієї секції можуть з'єднуватися між собою послідовно або паралельно, а секції між собою завжди з'єднуються послідовно.
Електрична схема з'єднання витків первинної обмотки для кожного ступеня (при відношенні W 1 max / W 1 min = 2) складають за наступним принципом.
На першому ступені частини всіх секцій первинної обмотки включаються між собою послідовно:
1 ступінь
I секція II секція III секція
n n 2n 2n 4n 4n
На другому щаблі число включених витків первинної обмотки повинна бути менше, ніж на 1-го рівня. Це досягається шляхом паралельного включення частин обмотки 1-ї секції.
2 ступінь
I секція II секція III секція
n 2n 2n 4n 4n
Аналогічно складаються схеми з'єднання частин на всіх наступних щаблях. Число витків на кожному наступному рівні має бути на «n» витків менше, ніж на попередній.
3 ступінь
I секція II секція III секція
nn 2n 2n 2n
4 щабель
I секція II секція III секція
n 2n 4n 4n
5 щабель
I секція II секція III секція
nn 2n 2n 2n
6 щабель
I секція II секція III секція
n 2n 2n 4n
7 щабель
I секція II секція III секція
n n 2n 4n
На останньому щаблі частині кожної секції включаються між собою паралельно, а секції послідовно.
8 щабель
n 2n 4n
Вторинне напруга на кожному ступені визначається за формулою:
Первинний струм на номінальній ступені:
ПВ = 50%
Визначення первинного струму на кожному ступені проводиться за ф-лою:
Визначення тривалого первинного струму на кожному ступені проводиться за ф-лою:
Таблиця 1 .- Параметри трансформатора на різних щаблях.
Тривалий вторинний струм на номінальній ступені:
На основу проведених розрахунків вибирається машина МТ-1602 стаціонарна.
Таблиця 2. Технічна характеристика машини МТ-1602
6. Розробка технологічного процесу виготовлення виробу
Технологічний процес виготовлення виробу починається з того, що лист зі сталі 45 товщиною 1.2 мм і розмірами 75031000мм прокочується на багатовалкові машині. Після на гілятінних ножицях виконується різання за розміром 7503960мм.
Наступна операція - вальцювання. На листозгинальні Машини виробляють вальцювання заготовки у форму обичайки діаметром 300мм. За технологічному процесу передбачається недовальцовка.
Далі виробляється хімічна обробка заготовки з метою очищення її від бруду, масел, іржі і т.п. Склад травителя: Na 2 PO 4
Наступна операція - зварювання. Виріб, який має вигляд недовальцованной обичайки встановити на ролики по упорах, на візку і притиснути одним пневмоциліндром. Проводиться зварювання - проставляється 18 точок зварних точок на відстані 40мм один від одного.
Пристосування складання і зварювання виробу являє собою раму, зварених з равнобокая куточків 4534535 і швелерів 8034035. Зверху на раму приварений лист металу товщиною 5мм. На аркуші приварені два равнобокая куточка, вони служать як направляючі для візка, на якій розташовано складально-зварювальне пристосування. Воно складається з опорних роликів, на які встановлюється по упорах даний виріб. Потім за допомогою пневмоциліндра виробляємо закріплення обичайки в пристосуванні. Для витримки необхідної величини нахлеста застосовується так званий «Z», що кріпитися до нижнього хоботу зварювальної машини. Для фіксації аркуша, на якому розташовано пристосування, після повороту на 180 ˚, на торцевій стороні візка розташований пружинний стопор. Який, за допомогою циліндричного пальця вводиться в одне з двох отворів на аркуші не дає йому обертатися, тим самим дає більш точні умови при зварювання обичайки
Зварювання обичайки виробляється від середини до країв, щоб виріб не входило повністю контур машини. Переміщення вироби на крок 40мм проводитися за допомогою крокового двигуна, які встановлено в самого візка і передавальний момент, що обертає на вісь візка за допомогою зубчастої пари.
Контроль якості звареного виробу здійснюється візуально. Виріб не несе великих навантажень, але повинно мати гарний товарний вигляд.
f = var У
Розрахунок крокового двигуна.
При розрахунку двигуна необхідно знати Мкр. для того щоб він міг переміщати візок на якій розташовано пристосування. Передача обертального моменту на ролики візки здійснюється за допомогою прямозубой передачі з передавальним числом U = 1.
Вибір ШД здійснюється за такими параметрами:
де М н - момент навантаження;
І р - передавальне число редуктора;
r пр. - радіус приведення м;
h - ККД передачі;
F н - зусилля опору = Q * f = 200 * 0.015 = 3Н
Q - вага всієї візка;
f - коефіцієнт тертя;
Визначаємо крок двигуна
ДS - точність позиціонування, 2мм;
Вибираємо кроковий двигун - ДШМ-20-4-131, у якого
Крок - 18є;
М мах - 0,3 Н * м
Струм фази - 9,25 А
Під контактним зварюванням розуміють процес утворення нероз'ємних з'єднань конструкційних металів внаслідок їх короткочасного нагрівання електричним струмом і пластичного деформування зусилля стиснення.
З'єднання деталей, що зварюються при контактній зварці відбувається шляхом утворення зв'язків між атомними агрегатами в зоні контакту цих деталей. При цьому для утворення фізичного контакту і активації поверхонь, що з'єднуються витрачається теплова та механічна енергія, що підводиться ззовні.
Точкове зварювання - спосіб контактного зварювання, при якому деталі зварюються за окремими обмеженим поверхонь торкання (по ряду точок).
Область застосування контактного зварювання надзвичайно широка - від великогабаритних будівельних конструкцій до мініатюрних напівпровідникових пристроїв і плівкових мікросхем. За наявними даними в даний час близько 30% всіх зварних з'єднань виконуються різними способами контактного зварювання.
Контактної зварюванням можна успішно поєднувати практично всі відомі конструкційні матеріали.
Точкове зварювання - найбільш поширений спосіб, на частку якого припадає близько 80% всіх з'єднань, виконаних контактною зваркою. Цей спосіб зварювання широко використовується в автомобілі - і вагонобудуванні, будівництві, радіоелектроніці і т.д. Наприклад, в конструкціях сучасних лайнерів налічується кілька мільйонів зварних точок, легкових автомобілів - 5000 пікселів. Діапазон зварюються товщин - від декількох мікрометрів до 10-30мм. Точковим зварюванням поєднуються елементи жорсткостей і кріпильні деталі з листами, тонкостінними оболонками і панелями.
Контактна зварювання, застосовується, як правило, у великосерійному і масовому виробництві. Це обумовлено високою продуктивністю машин контактного зварювання, легкістю механізації і автоматизації процесу зварювання, а також вартістю обладнання.
1. Призначення, опис конструкції виробу і умови його роботи
Виріб представляє собою лист металу згорнутий в трубу, зварюваний з нахлестом 18мм.
Дана конструкція при її використанні не сприймає ніяких великих навантажень. Герметичність конструкції не вимагається, тому зварювання можна виробляти на точкових машинах. Дане виріб застосовується як кожух, усередині якого проходить вал, який передає обертаючий момент від двигуна до стрічкового конвеєру.
2. Характеристика матеріалу виробу та оцінка його зварюваності
Матеріал виробу - сталь 45 відноситься до класу середньовуглецевих сталей звичайної якості. Сталь 45 містить: вуглецю 0,42-0,50%; марганцю 0,35-0,65%; кремнію 0,17-0,37%; фосфору 0,040%; сірки 0,040%; хрому 0,25%; нікелю 0 , 25%; міді 0,25%.
Під технологічної зварюваністю розуміють здатність металів утворювати міцні з'єднання без істотного погіршення їх технічних властивостей в самому з'єднанні і в прилеглій до нього околошовной зоні.
Зварюваність є змінним властивістю матеріалу. З удосконаленням технологій і устаткування можна поліпшити зварюваність матеріалів.
3. Розрахунок режимів зварювання
Величина зварювального струму, необхідна для утворення зварної точки, може бути визначена за законом Джоуля-Ленца.
I св, А. - Діюче значення струму;
Q ее, Дж. - теплота, що виділяється при протіканні струму через ділянку електрод-електрод;
m r - коефіцієнт, що враховує зміни опору під час зварювання.
m r = 1,1 - середньовуглецевих сталей.
R д.кон. = 90 * 10 -6 - опір деталі до кінця нагрівання;
t св. = 0,15 - технологічно доцільне час зварювання;
де
з = 461 Дж / (кг * ° К) - теплоємність;
г = 7,8 * 103 кг / м 3 - щільність зварюваного матеріалу;
Т пл = Тпл.-273 ° = 1803-273 = 1530 ° К;
d = 1,2 мм - товщина однієї пластини;
d я = 5мм - діаметр литого ядра зварної точки;
d я = d к - діаметр контакту електрода.
кільця шириною Х 2.
де К 1 ≈ 0,8 - коефіцієнт враховує, що середня температура кільця нижче середньої температури Т пл. / 4 у зв'язку зі складним розподілом температури;
Х 2 - ширина кільця навколишнього ядра.
Для середньовуглецевих сталей Х 2 = 1,2 *
де з е і г е - теплоємність і щільність металу електрода ≈ 3,3 * 10 6 Дж.
Х 3 - визначається часом зварювання та температуропровідності, м.
Отже,
Опір шунта знаходиться за формулою:
де Кп = 1,1 - коефіцієнт поверхневого ефекту [1, c.9],
з т = 80 * 10 -8 Ом * м - питомий електричний опір матеріалу вироби при температурі 0,2 * Т пл.
h / l = 1,2 [1, c.10], де h-ширина смуги по якій шунтується струм; м.
l-крок між точками; м.
h = 1,2 * 40 * 10 -3 = 48 * 10 -3 м
Струм шунтується через раніше зварену точку
Струм у вторинному контурі машини:
Еквівалентний опір:
4. Розрахунок і проектування зварювального контуру машини
Зварювальний контур - це система струмоведучих елементів та електричних контактів, що забезпечують підведення струму від вторинного витка трансформатора до зварюваних деталей і передачу до них зусилля стиснення.
рис.2 - Зварювальний контур машини
Габаритні розміри контуру: повний виліт L = 500мм, Н = 100мм.
Визначаємо перерізу елементів контуру, перетин q елемента контуру і площа контакту розраховують по допустимій щільності струму j:
ПВ = 50% - відносна тривалість включення.
j - допустима щільність струму, А / мм 2
За табл. 8 (1, с.20) вибираємо j:
для електродів з порожнистим перетином 20-30 А / мм 2;
для хобота 2-3 А / мм 2;
Визначаємо поперечний переріз хобота
де
Визначаємо розрахункову навантаження:
де Р з = 6 * 10 5 Н / м 2 - тиск стисненого повітря.
d ц - діаметр пневмоциліндра
Попередньо визначається d ц
Р св .= 1200Н - зусилля деталей, що зварюються;
Р = 3,5 * 10 5
Приймається за ГОСТ d ц = 0,080 м.
З електричного розрахунку визначаємо діаметр хобота
з конструктивних міркувань приймаємо d x = 120мм.
Перевіряємо на міцність
де [у] = 290 МПа - максимальне напруження для міді М1.
W = 0.1 * d x 3 = 0.1 * 0.12 3 = 1,7 * 10 -4 м 3.
М = F p * 500 * 10 -3 = 3014.4 * 500 * 10 -3 = 1507,2 H * м.
Перевірка на жорсткість
- Момент інерції хобота
Е = 0,8 * 10 9 Н / м 2
5. Розрахунок зварювального трансформатора
а). Номінальна вторинна напруга холостого ходу.
де Iсв.ном. - Номінальний зварювальний струм, А
Z m / - повний опір зварювальної машини, наведене до вторинної ланцюга; мкОм
де
S к = H * L = 50 * 10 = 500см 2 - площа зварювального контуру
R тр / = 16мкОм - активний опір обмоток тр-ра, привед. до вторинної ланцюга;
Х тр / = 16мкОм - індуктивний опір обмоток тр-ра привед. до вторинної ланцюга;
R св .= 100 * 10 -6 Ом - активний опір зони зварювання;
б). Номінальна потужність трансформатора.
в). Визначаємо межі регулювання вторинного напряженіяхолостого ходу.
Регулювання U2х.х. при контактній зварці здійснюється зміною коефіцієнта трансформації шляхом секціонування первинної обмотки.
Число ступенів регулювання в даному випадку вісім.
За номінальну щабель приймається передостання. Тоді максимальна вторинна напруга холостого ходу (на останньому щаблі) дорівнюватиме
Ставлення МАХ вторинного напруги до Міn приймається рівним двом
г). Визначення MAX і MIN число витків 1-го ступеня
З огляду на те, що у більшості контактних машин один вторинний виток
де U 1 - напруга на первинній обмотці трансформатора
U 1 = U c-U к = 380-1 = 379В
де U c - напруга мережі, В
U к = 1 - падіння напруги на контакторі (тиристорному)
д). Електрична схема перемикання ступенів
Зазначена схема (мал.) дозволяє регулювати вторинна напруга шляхом перемикання секцій первинної обмотки на паралельне або послідовне з'єднання.
Вся первинна обмотка складається з декількох секцій. Кожна секція складається з двох частин, що мають однакову кількість витків, намотаних проводом одного розміру і конструктивно покладених у дві абсолютно однакові котушки. Тільки в цьому випадку активні та індуктивні опору кожної частини секції будуть однакові і рівномірно навантажені при їх паралельному з'єднанні.
1 СЕКЦІЯ 2 СЕКЦІЯ 3 СЕКЦІЯ
Частини однієї секції можуть з'єднуватися між собою послідовно або паралельно, а секції між собою завжди з'єднуються послідовно.
Електрична схема з'єднання витків первинної обмотки для кожного ступеня (при відношенні W 1 max / W 1 min = 2) складають за наступним принципом.
На першому ступені частини всіх секцій первинної обмотки включаються між собою послідовно:
1 ступінь
I секція II секція III секція
n n 2n 2n 4n 4n
На другому щаблі число включених витків первинної обмотки повинна бути менше, ніж на 1-го рівня. Це досягається шляхом паралельного включення частин обмотки 1-ї секції.
2 ступінь
I секція II секція III секція
n 2n 2n 4n 4n
Аналогічно складаються схеми з'єднання частин на всіх наступних щаблях. Число витків на кожному наступному рівні має бути на «n» витків менше, ніж на попередній.
3 ступінь
I секція II секція III секція
nn 2n 2n 2n
4 щабель
I секція II секція III секція
n 2n 4n 4n
5 щабель
I секція II секція III секція
nn 2n 2n 2n
6 щабель
I секція II секція III секція
n 2n 2n 4n
7 щабель
I секція II секція III секція
n n 2n 4n
На останньому щаблі частині кожної секції включаються між собою паралельно, а секції послідовно.
8 щабель
n 2n 4n
Вторинне напруга на кожному ступені визначається за формулою:
Первинний струм на номінальній ступені:
ПВ = 50%
Визначення первинного струму на кожному ступені проводиться за ф-лою:
Визначення тривалого первинного струму на кожному ступені проводиться за ф-лою:
Таблиця 1 .- Параметри трансформатора на різних щаблях.
| N щаблі | Число витків | U 20, B | I 1, A | I 1д, А |
| 1 | 210 | 1,8 | 28 | 20 |
| 2 | 195 | 1,9 | 33 | 23 |
| 3 | 180 | 2,1 | 38 | 27 |
| 4 | 165 | 2,3 | 46 | 32 |
| 5 | 150 | 2,5 | 56 | 39 |
| 6 | 135 | 2,8 | 68 | 48 |
| 7 | 120 | 3,0 | 87 | 61 |
| 8 | 105 | 3,6 | 114 | 79 |
Тривалий вторинний струм на номінальній ступені:
На основу проведених розрахунків вибирається машина МТ-1602 стаціонарна.
Таблиця 2. Технічна характеристика машини МТ-1602
| Номінальний зварювальний струм кА | 16,0 |
| Номінальна потужність кВА | 80,0 |
| Робочий хід верхнього електроду мм | 10,0 |
| Зусилля стиснення електродів кН. | 6,3 |
| Число ступенів регулювання | 8 |
| Товщина що зварюється стали мм | 1,2 +1,2 - 4,0 +4,0 |
| Габарити | 1634 * 470 * 1630 |
| Маса | 520 |
Технологічний процес виготовлення виробу починається з того, що лист зі сталі 45 товщиною 1.2 мм і розмірами 75031000мм прокочується на багатовалкові машині. Після на гілятінних ножицях виконується різання за розміром 7503960мм.
Наступна операція - вальцювання. На листозгинальні Машини виробляють вальцювання заготовки у форму обичайки діаметром 300мм. За технологічному процесу передбачається недовальцовка.
Далі виробляється хімічна обробка заготовки з метою очищення її від бруду, масел, іржі і т.п. Склад травителя: Na 2 PO 4
Наступна операція - зварювання. Виріб, який має вигляд недовальцованной обичайки встановити на ролики по упорах, на візку і притиснути одним пневмоциліндром. Проводиться зварювання - проставляється 18 точок зварних точок на відстані 40мм один від одного.
Пристосування складання і зварювання виробу являє собою раму, зварених з равнобокая куточків 4534535 і швелерів 8034035. Зверху на раму приварений лист металу товщиною 5мм. На аркуші приварені два равнобокая куточка, вони служать як направляючі для візка, на якій розташовано складально-зварювальне пристосування. Воно складається з опорних роликів, на які встановлюється по упорах даний виріб. Потім за допомогою пневмоциліндра виробляємо закріплення обичайки в пристосуванні. Для витримки необхідної величини нахлеста застосовується так званий «Z», що кріпитися до нижнього хоботу зварювальної машини. Для фіксації аркуша, на якому розташовано пристосування, після повороту на 180 ˚, на торцевій стороні візка розташований пружинний стопор. Який, за допомогою циліндричного пальця вводиться в одне з двох отворів на аркуші не дає йому обертатися, тим самим дає більш точні умови при зварювання обичайки
Зварювання обичайки виробляється від середини до країв, щоб виріб не входило повністю контур машини. Переміщення вироби на крок 40мм проводитися за допомогою крокового двигуна, які встановлено в самого візка і передавальний момент, що обертає на вісь візка за допомогою зубчастої пари.
Контроль якості звареного виробу здійснюється візуально. Виріб не несе великих навантажень, але повинно мати гарний товарний вигляд.
f = var У
Розрахунок крокового двигуна.
При розрахунку двигуна необхідно знати Мкр. для того щоб він міг переміщати візок на якій розташовано пристосування. Передача обертального моменту на ролики візки здійснюється за допомогою прямозубой передачі з передавальним числом U = 1.
Вибір ШД здійснюється за такими параметрами:
де М н - момент навантаження;
І р - передавальне число редуктора;
r пр. - радіус приведення м;
h - ККД передачі;
F н - зусилля опору = Q * f = 200 * 0.015 = 3Н
Q - вага всієї візка;
f - коефіцієнт тертя;
Визначаємо крок двигуна
ДS - точність позиціонування, 2мм;
Вибираємо кроковий двигун - ДШМ-20-4-131, у якого
Крок - 18є;
М мах - 0,3 Н * м
Струм фази - 9,25 А
Габарити 983110мм
SHAPE \ * MERGEFORMAT B |
f = var У |
f |
ГІ |
ФІ |
До |
РІ |
Д |
УМ |
РУ |
ЗУ |
ШД |
РН |
рис. - Функціональна схема блоку управління ШД.
Для управління ШД використовуються статичні перетворювачі частоти - інвертори, структура яких дещо відрізняється від структури безперервного частотно-регульованого приводу, наприклад асинхронного. Ці відмінності обумовлені особливостями управління ШД, який представляє собою дискретну разомкнутую систему, що стежить. Дискретний привід з ШД управляється унітарною кодом - частотно-модульованої послідовністю імпульсів, причому інформаційними параметрами цієї послідовності є частота f і число N імпульсів.
Керуючий унітарний код виробляється генератором імпульсів ГІ з регульованою частотою або спеціальним задає пристроєм ЗУ, за який можуть бути використані різного роду програмні пристрої або ЕОМ. Сигнал з виходу ГІ при необхідності калібрується по амплітуді і тривалості формувачем імпульсів ФІ для узгодження параметрів керуючих імпульсів з вхідними параметрами розподільника імпульсів РІ. Ключ До здійснює управління надходженням імпульсів на вхід РІ. Зміна напрямку руху ШД (реверс) здійснюється РІ, який в залежності від сигналів, що надходять на входи вибору напрямку вперед В і тому Н, змінює послідовність перемикання фаз з прямої на зворотну.
Для з'єднання вала двигуна з вхідним валом редуктора використовується пружна муфта з гумовою зірочкою. Ці муфти мають великий радіальної, кутовий і осьової жорсткістю. Складання вузлів необхідно виконувати з підвищеною точністю, застосовуючи підкладки та контролюючи положення вузлів. Граничне зміщення валів слід приймати: радіальні Д = 0,10 ... 0,15 мм; кутові г = 0,6 / 100 мм / мм; осьові щ = 0,1 мм.
Зважаючи на малі можливих кутових змішань валів навіть при звичайній точності монтажу навантаження від кутових зміщень в розрахунку не враховують.
Муфта вибирається з ГОСТу 14084-93 по діаметру валу, для діаметра валу 20мм беремо муфту з радіальної жорсткістю С р = 800Н/мм. Число пружних елементів вибирається 6,8 або 10. Пружні елементи виконуються з гуми (модуль пружності Е ≈ 5 МПа), армованої кордом, або з вулколана. Допустимі напруги приймають: [ф] сд = 0,8 МПа; [у] і = 1.5Мпа. Муфта допускає радіальний зсув Д валів в межах зазору а = 1,0 ... 1,5 мм між кулачком і напівмуфтами. Допустиме кутове зміщення г складає 1є30ґ.
Розрахунок пружини.
Приймається сила пружини при робочій деформації F 2 = 6 ... 10кг або це = 60 ... 100Н. Деформація пружини h = 25мм.
1. Допустиме навантаження кручення витків складає;
де у в = 1500Мпа - кордон твердості при розтягуванні, для III класу d = 3мм,
До L = 0,8 - коефіцієнт довговічності пружини,
2. Сила пружини при МАХ деформації;
Відповідно до ГОСТ 13768-86 і F3 підбираємо пружину № 1. У якої наступні параметри F 3 = 140Н; d = 3,0 мм; D 1 = 40мм; з 1 = 16,00 Н / мм; s 3 = 8.750мм.
3. Визначимо жорсткість пружини;
4. Число робочих витків і повне число витків;
По конструктивних міркувань беремо таку пружину з робочим числом витком 6 і з повним числом витків 7,5
5. Визначимо деформацію і довжину пружини;
6. Крок пружини;
7. Довжина розгорнутої пружини;
8. Маса пружини;
Розрахунок конічної передачі.
Передаточне відношення U = 1;
Обертаючий момент на вхідному валу Т 1 = 0,3 Н * м;
З конструктивних міркувань приймаємо d e 1 = 60мм;
Конусний відстань і ширина зубчастого вінця
Кут ділильного конуса шестерні.Зовнішнє конусний відстань.
Ширина зубчастого вінця.
Модуль передачі вибираємо зі стандартного ряду M e (M te) = 3мм
Визначаємо числа зубів шестерні і колеса
Ділильні діаметри коліс:
Розрахунок пневмоциліндра.
Визначаємо діаметр пневмоциліндра.
де Q - вага виробу Н;
Q = Qтр * К = 88,2 * 1,5 = 132,3 Н
Qтр = m * g * f = 15 * 9.8 * 0.6 = 88.2Н
Р - зусилля тиску повітря МПа;
m - маса виробу кг;
f - коефіцієнт тертя;
з конструктивних міркувань приймаємо d пневмоциліндра = 30мм.
7. Технічне нормування робіт на контактне зварювання
Основний час точкового зварювання однієї точки на машині МТ-1602 складає 0,0035 хв. [См.1, с.44] Час на включення і вимиканні машини приймається 0,015 хв. на один хід машини [см.1, с.44]. Допоміжний час визначаємо з таблиць 13,16,17,18. [См.1, С45-49]
Визначення маси обичайки:
де Н - величина нахлеста мм;
R - радіус обичайки мм;
d - товщина мм;
L - довжина обичайки мм;
Розрахунок норми штучного часу на точкове зварювання.
| Прийом | Основний час на одну точку, хв. | Допоміжний час, хв. |
| 1.Установіть заготовку на візок по упорах | 0,058 | |
| 2. Закріпити деталь пневмоциліндром | 0,15 | |
| 3. Встановити середину деталі над електродами | 0,090 | |
| 4. Включити точкову машину і зварити від середини до краю 9-у точками Час просування деталі на крок (8 кроків) | 0,015 + (0,0035 * 9) = 0,0465 | 0,0078 * 9 = 0,0702 |
| 5. Повернути деталь на 1808 | 0,0220 | |
| 6. Встановити середину деталі над електродами | 0,090 | |
| 7. Включити точкову машину і зварити від середини до краю 9-у точками Час просування деталі на крок (8 кроків) | (0,0035 * 9) +0,015 = 0,0465 | 0,0078 * 9 = 0,0702 |
| 8. Розкріпачити виріб | 0,15 | |
| 9. Зняти виріб | 0,046 | |
| РАЗОМ | 0,093 | 0,7464 |
Тих = 18 * 0,093 +0,7464 = 2,4204 хв = 0,04034 Н * год
Роботу виконує один робочий
8. Розрахунок зварювального обладнання та чисельності основних виробничих робітників
Кількість одиниць зварювального обладнання визначається:
де Тш - штучний час на один виріб, Н * год;
n = 12000шт. - Річна програма випуску виробу;
а в - коефіцієнт виконання норм виробітку, приймається = 1,2;
а ісп. - коефіцієнт використання зварювального обладнання;
а ісп. = 0,8 (для масового виробництва)
Ф - дійсний річний фонд часу роботи зварювального обладнання;
де Ч - число змін;
а р - коефіцієнт, що враховує час на капітальний та середній ремонт, при 3-х змінній роботі а р = 0,93
Необхідну чисельність основних виробничих робітників визначають за формулою:
де Т тих. - Технологічна трудомісткість одиниці продукції;
В - річна програма;
Фр - розрахунковий плановий фонд робочого часу (для 18 денної відпустки Фр = 1850ч.).
Список використаної літератури
1.Гуляев А.І. «Технологія і обладнання контактного зварювання»: Підручник для машинобудівних технікумів - М.: Машинобудування, 2005-256 с.
2. «Технологія і обладнання контактного зварювання»: Підручник для машинобудівних вузів - під ред. Б.Д. Орлова - М: Машинобудування, -352 з
3. «Технологія і обладнання контактного електрозварювання» Гельман А.С.-Москва ,2001-368с.