Проектирование сварных конструкций(проектирование технологического оснащения)

ОК-Сварочная 4 курс.doc

Код наименование операции
Код наименование оборудования
Пост механиз. АрДС ВСВУ-315 АСГВ-4Р.
Наименование детали сборочной единицы или материала
ХН62ВМЮТ-ВД толщ. 25 мм проволока Св08Х20Н57М8В8Т3Р - ИД 16 2 мм аргон
Настроить сварочное оборудование на режим сварки
Сварить аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволокой
детали фланец 1 и оболочка 4 по стыку с наружной стороны с поддувом аргона
выдерживая размеры 12 и 3
Установить и выверить сварочную головку относительно стыка свариваемых деталей
Сварить аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом с присадочной проволоки
детали оболочка 4 и подузел по стыку с наружной стороны с поддувом аргона выдерживая
Снять узел с приспособления
Проверить качество формирования шва внешним осмотром отметить выявленные

Спецификация корпус ВВТ.spw

Механические характеристики и технологические свойства сплава ЭП708ВД.docx

. Механические характеристики и технологические свойства сплава ЭП708ВД(ХН62ВМЮТ-ВД).
Таблица 1. Химический состав сплава ЭП708 в %
*Допускается отклонение содержания: +01% -001% С.
**Вводятся по расчету и химическим анализом не определяются.
Таблица 2. Механические свойства по ТУ
Состояние онтроль-ных образцов
Лист холод-ноката-ный
В состоянии поставки
Термически обработан-ные по режиму: закал- ка с 1140±10°С на воз- духе старение при 800± ±10°С 15 час
Технологические данные
Таблица 3. Рекомендуемая термическая обработка
Вид термической обработки
Закалка* межоперационная (при хо- лодной деформации)
Термообработка окончательная:
Термообработка для сварных деталей перед сваркой:
*Продолжительность выдержки при нагреве под закалку – в зависимости от величины сечения детали (15-2 мин на 1 мм сечения+5 мин).
Таблица 4. Штампуемость
В состоянии поставки (после закалки под водяным душем)
Сплав удовлетворительно сваривается ручной и автоматической аргоно-дуговой сваркой.
Таблица 5. Механические свойства сварных соединений
Свари- ваемый материал
Приса- дочный материал
Термическая обработка
Отжиг при 950°С+ старение
Для сварных силовых узлов работающих при температурах до 850°С.

ОК-Контрольная для курсача.doc

Код наименование операции
Код наименование оборудования
Наименование детали сб. единицы или материала
Обмазать меловым раствором сварные швы и просушить на воздухе
Нанести керосин на сварные швы с обратной стороны и выдержать не
Св. соедин. 100% вода Т-1 мел 10 мин. до высых.
При обнаружении дефекта допускается подварка с последующим испытанием на
Уложить узел в спец. тару.

Спецификация на раб место.spw

Пояснилка за 4ый курс.doc

Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра Оборудования и технологии сварочного производства _
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине «Производство сварных конструкций»
(обозначение документа)
НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ
Установка для аргонодуговой сварки кольцевых швов корпуса ВВТ.
Назначение приспособления. Аргонодуговая сварка кольцевых швов корпуса воздуха-воздушного теплообменника из жаропрочного сплава.
Технические требования:
1На установке свариваются фланец оболочка и подузел корпуса с толщиной =25 мм диаметром D=795 мм.
2Свариваемые материалы ХН62ВМЮТ-ВД.
3Режимы сварки: скорость сварки V=18-24 мч сварочный ток I=160-180 А.
4Cкорость подачи проволоки 18-27 мч.
5Защита сварочной ванны и обеих сторон шва аргоном.
6 Требуемая производительность определяется размерами и материалом изделия.
7Место размещения установки – цех № 8Б. Выделяемая площадь – 94 кв. м.
8Подача деталей к установке и выдача изделия на тележки вручную.
9Электрическая схема должна быть взаимосвязана с источником питания ВСВУ-315 и иметь програмное управление по току в начале и конце сварки.
10Предусмотреть защиту от излучения и чистоту зоны дыхания.
11Установку выполнить согласно требованиям электробезопасности.
12Питание установки от трехфазной сети частотой 50 Гц напряжением 380 В; от магистрали давление сжатого воздуха давлением 63 МПа.
Дополнительные технические требования:
1Установка обечаек в зажимное устройство осуществляется вручную процесс сварки - автоматический.
2 Условия эксплуатации: температура 25 град. относительная влажность воздуха 65 %.
Описание изделия и условий его эксплуатации8
Характеристика материала изделия.9
Характеристика проектируемого способа изготовления изделия.11
Проектирование технологического оснащения13
1.Выбор обоснование и описание теоретической схемы базирования изделия.13
2.Выбор и расчет силовой и кинематической схем.14
2.1.Расчет разжимающего усилия.14
2.2.Расчет диаметра пневмоцилиндра.20
2.3.Расчет диаметра штока привода.21
3.Выбор и расчет механизмов и устройств и механизмов.22
3.1.Расчет пружин сжатия.24
4.Расчеты на прочность жесткость и устойчивость основных деталей и узлов.29
5.Описание работы проектируемого оснащения.37
Выбор компоновка и описание оборудования рабочего места.39
Список литературы:50
Сложные конструкции как правило получают в результате объединения между собой отдельных элементов (деталей агрегатов узлов). Такие объединения могут выполняться с помощью разъемных и неразъемных соединений.
В соответствии с ГОСТ 2601-74 сварка определяется как процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве пластическом деформировании или совместном действии того и другого.
Неразъемные соединения выполненные с помощью сварки называются сварными соединениями. Чаще всего с помощью сварки соединяют детали из металлов. Однако сварные соединения применяют и для деталей из неметаллов- пластмасс керамик или их сочетания.
Для получения сварных соединений не требуется применение каких-либо специальных соединительных элементов (заклепок накладок и др.). Образование неразъемного соединения обеспечивается за счет проявления действия внутренних сил системы. При этом происходит образование связей между атомами металла соединяемых деталей. Для сварных соединений металлов характерно возникновение металлической связи обусловленной взаимодействием ионов и обобществленных электронов появляющимися при сближении их на расстояние межатомного взаимодействие. Использование сварки при создании конфигураций позволяет экономить материалы и время. При этом открываются большие возможности механизации и автоматизации производства создаются предпосылки для повышения производительности и улучшаются условия труда рабочих.
С развитием техники возникает необходимость сварки деталей разных толщин из разных материалов и как следствие расширяется набор применяемых видов и способов сварки. В настоящее время сваривают детали толщиной от нескольких микрон (в микроэлектронике) до десятков
сантиметров и даже метров (в тяжелом машиностроении). Наряду с конструкционными углеродистыми и низколегированными сталями все чаще приходится сваривать специальные стали легкие сплавы и стали на основе титана молибдена циркония и других металлов а также разнородные материалы. От применяемой технологии сварки и качества выполнения сварочных работ во многом зависят качество и надежность готовых изделий и эффективность производства в целом. Одно из наиболее развивающихся направлений в сварочном производстве - широкое применение механизированной и автоматизированной сварки т.е. механизация и автоматизация как самих сварочных процессов так и комплексная механизация и автоматизация охватывающая все виды работ связанные с изготовлением сварных конструкций и созданием поточных и автоматизированных линий. Важное значение при этом отводится созданию специального оборудования и средств оснащения технологических процессов.
В условиях постоянного усложнения конструкций и роста объема сварочных работ большую роль играет правильное проведение технологической подготовки производства в значительной степени определяющей его трудоемкость и сроки освоения экономические показатели использование средств механизации и автоматизации.
В условиях механизированного производства повышение производительности происходит за счёт снижения затрат времени на выполнение вспомогательных операций. Модернизация технологического оснащения позволяет получить экономию вспомогательных материалов за счёт их рационального использования.
Основной целью курсового проектирования является разработка технологического процесса изготовления сварной конструкции – корпус ВВТ.
Описание изделия и условий его эксплуатации
Корпус ВВТ (Рис.1.1) устанавливают между корпусами основной камеры сгорания и турбины высокого давления. На корпусе ВВТ устанавливают: модули ВВТ в количестве 64клапан КАО в количестве 32шт. и окна осмотра жаровой трубы.
Рис.1.1. Корпус ВВТ.
Воздухо-воздушный теплообменник предназначен для снижения температуры воздуха охлаждающего узел турбины. Количество охлаждающего воздуха регулируется клапанами по режимам работы двигателя с помощью агрегата управления. С внутренней стороны корпуса ВВТ устанавливают сопловой аппарат СА турбины высокого давления. В корпусе ВВТ имеется полость по которой проходит охлажденный воздух для турбины высокого давления.
Рабочая температура: 700-800 0С;
Рабочее давление 31 МПа;
Общий ресурс узла составляет 2000ч.
Межремонтный ресурс 100ч.
– фланец 2 – оболочка 3 – кольцо корпуса 4 – оболочка 5 – корпус задний.
Рис.1.2. – Комплектующие детали корпуса ВВТ.
Корпус ВВТ (Рис.1.2.) изготавливают при помощи сварки из следующих деталей: фланец - 1 оболочка - 2 кольцо корпуса - 3 оболочка - 4 корпус задний - 5.
Характеристика материала изделия.
При изготовлении корпуса ВВТ используется сплав ЭП-708 (ХН62ВМЮТ-ВД). В таблице №1 представлен химический состав данного сплава.
Таблица 1. Химический состав сплава ЭП708 в % [1]
*Допускается отклонение содержания: +01% -001% С.
**Вводятся по расчету и химическим анализом не определяются.
Ниже в таблице №2 представлены механические свойства сплава ЭП708.
Таблица 2. Механические свойства по ТУ 4-1-3556-83 [1]
Состояние онтроль-ных образцов
Лист холод-ноката-ный
В состоянии поставки
Термически обработан-ные по режиму: закал- ка с 1140±10°С на воз- духе старение при 800± ±10°С 15 час
Технологические данные
Таблица 3. Рекомендуемая термическая обработка[1]
Вид термической обработки
Закалка* межоперационная (при хо- лодной деформации)
Термообработка окончательная:
Термообработка для сварных деталей перед сваркой:
*Продолжительность выдержки при нагреве под закалку – в зависимости от величины сечения детали (15-2 мин на 1 мм сечения+5 мин).
Таблица 4. Механические свойства сварных соединений.[1]
Свари- ваемый материал
Приса- дочный материал
Термическая обработка
Отжиг при 950°С+ старение
Для сварных силовых узлов работающих при температурах до 850°С.
Исходя из параметров работы приведенных в пункте «1. Описание узла и условий его работы» можно сделать вывод что выбранный материал для изготовления корпуса ВВТ соответствует тем нагрузкам которые возникают при эксплуатации корпуса ВВТ.
Характеристика проектируемого способа изготовления изделия.
Разработка технологического процесса является описанием последовательности выполнения технологических операций. Технологический процесс – часть производственного процесса содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.[12]
Технологический процесс разрабатывается с учетом двух принципов: технического и экономического. Технический принцип предусматривает полное соответствие изделия требованиям чертежа. Экономический принцип предусматривает изготовление изделия с минимальными затратами материальных трудовых и энергетических ресурсов.
В базовом варианте при изготовлении корпуса ВВТ детали фланец оболочка кольцо корпуса оболочка и корпус задний (Рис. Рис.1.2.) устанавливаются в приспособлении которое обеспечивает зажим а также центровку деталей относительно друг друга. Устанавливают изделие вручную. Производится прихватка свариваемых изделий и последующая сварка.
В базовом приспособлении используемом на заводе уровень механизации и автоматизации сварочных и вспомогательных работ не соответствует уровню механизации в условиях серийного производства так как вспомогательные переходы (установка и снятие деталей в спецприспособлении) производятся вручную на что уходит значительное количество времени.
В ходе курсового проектирования экономический эффект достигается за счет использования приспособления для сварки с пневмоцилиндром с помощью которого производится сборка и сварка изделия. За счет этого сокращается число переходов и соответственно уменьшаются временные а следовательно и экономические затраты на изготовление изделия повышается уровень механизации вспомогательных работ так как фиксация центрирование и поджим деталей в спецприспособлении осуществляется с использованием пневмоцилиндра.
Технологический процесс начинается с операции комплектовки (операция 005) требуемыми узлами и деталями для сборки изделия. Далее на слесарной операции (010) зачищаются поверхности свариваемых кромок оболочки корпуса заднего и кольца корпуса под сварку очищаются с использованием бензина. После слесарной детали попадают на сборочную операцию (015) где происходит сборка и прихватка. Следующей операцией - сварочная (020) где свариваются оболочка корпус задний и кольцо корпуса двумя швами автоматической аргонодуговой сваркой с присадочной проволокой. После сварки получившийся подузел поступает на слесарную (025) на которой зачищаются грубые наплывы сварных швов после сварки и правится профиль. После слесарной операции подузел с фланцем и оболочкой поступают на очередную слесарную операцию (030) необходимую для зачистки поверхностей свариваемых кромок под сварку обезжиривание свариваемых поверхностей при помощи бензина. Подузел оболочка и фланец собираются и прихватываются механизированной аргонодуговой сваркой с присадкой на следующей сборочной (035) операции. Далее собранные подузел оболочка и фланец свариваются на сварочной операции (40). После сварочной операции (040) грубые наплывы сварных швов зачищаются на слесарной операции (045). После слесарной (050) осуществляют контрольную операцию (055) в ходе которой осуществляется контроль керосино-меловым способом.
Технологический процесс представлен в приложении в виде маршрутной и операционных карт с эскизами (см. приложения А Б В).
Проектирование технологического оснащения
1.Выбор обоснование и описание теоретической схемы базирования изделия.
Схема базирования корпуса ВВТ (Рис.4.1) выбрана в соответствии с его положением в заводском приспособлении.
Рис.4.1 - Схема базирования
Деталь фланец - 1 своим основанием прижимают к опорной поверхности А приспособления. Тем самым лишая трех степеней свободы: перемещения вдоль оси Z вращения вокруг осей Y и X.
Деталь оболочка 2 в свою очередь ориентируют по опорной поверхности фланца Б также лишая трёх степеней свободы.
Подузел 3 ориентируют по опорной поверхности В детали 2 так же лишая трёх степеней свободы.
Так как изделие обрабатывают при таком положении в котором его ось симметрии горизонтальна то следует обеспечить удержание его на опорной поверхности зажимным устройством с приложением сил зажима F.
Следует также забазировать детали по цилиндрической поверхности. Этого добиваются установкой детали фланец по центрирующему пояску жёстко соединённому с опорной поверхностью А приспособления.
Так как предусмотрена посадка с натягом то это соединение лишает деталь фланец ещё трёх степеней свободы: перемещения вдоль осей X и Y и вращения вокруг оси Z.
Деталь оболочка базируют по цилиндрической поверхности детали фланец установкой в месте стыка деталей многозвенного плунжерного механизма который условно обозначают как 24 двойных зажимов; для удобства показаны только 2 из них.
Так же подузел 3 – базируют по цилиндрической поверхности в месте стыка с деталью оболочка - 2.
Этим добиваются лишения деталей оболочка и подузла трёх степеней свободы: перемещения вдоль осей Х и Y а также за счёт сил трения возникающих между поверхностями плунжеров и внутренней цилиндрической поверхностью деталей 1; 2 и 3 вращения детали цилиндр вокруг оси Z.
Таким образом корпус ВВТ лишён шести степеней свободы т.е. полностью неподвижен.
2.Выбор и расчет силовой и кинематической схем.
2.1.Расчет разжимающего усилия.
В предыдущем подпункте была выбрана схема базирования которая используется в исходном приспособлении следовательно схема расположения установочных элементов силовой схемы не претерпела существенных изменений. В приспособлении будет изменен способ прижатия изделия. В исходной оснастке разжатие секторов происходило от передвижения штока при вращении рабочим винта и гайки что производилось вручную так как теперь будет использоваться пневмоцилиндр обеспечивающий передвижение штока и обеспечения усилий для поджатия изделия то необходимо рассчитать усилия требуемые для обеспечения максимальных усилий в месте приложения необходимую силу зажима определим с учетом коэффициента запаса.
Расчет ведется по формуле Лапласа [2]:
гдеРрас – расчетное давление внутри оболочки Па;
D - диаметр оболочки м;
- расчётное допускаемое напряжение Па;
S - толщина стенки оболочки м.
Расчётное допускаемое напряжение определяется из условия работы материала оболочки в пределах упругости и не должно превышать предела упругости при любых сочетаниях внешних факторов.
гдеКзап - коэффициент запаса (4 10).
Коэффициент запаса Кзап определяется:
Кзап=К1.К2.К3.К4.К5.К6 (4.2.1.3)
где K1 - коэффициент учитывающий отклонение толщины стенки и механических свойств оболочки K1 = 11 12;
K2 - коэффициент учитывающий несовершенство расчётов и расчётной схемы К2 =11 12;
К3 - коэффициент учитывающий динамические нагрузки при работе пневмопривода и гидропривода (удары) К3 =15 20;
К4 - коэффициент учитывающий неравномерность распреде-ления нагрузки передаваемой от секторов разжатия к обечайке К4 =11 13;
K5 - коэффициент учитывающий снижение допускаемых напряжений при высоких температурах возникающих при сварке К5 =15 20;
К6 - коэффициент учитывающий другие факторы возникающие при
проектировании изготовлении и эксплуатации приспособления К6 =12 14.
Рассчитаем [s]рас по формуле (4.2.1.2):
Рассчитаем Ррас по формуле (4.2.1.1):
При фиксировании приспособления используется схема концентрического секторного разжимного приспособления подобная представленной на Рис.4.2.1.2.[2] при этом возникают силы представленные на Рис.4.2.1.1.
Рис.4.2.1.1. Силовая схема
–шток 2 – поршень 3 – конус 4 – сектор 5 – возвратная пружина.
Рис.4.2.1.2 Схема разжимного приспособления.
По полученному расчётному давлению Ррас умноженному на периметр оболочки определяют требуемое суммарное разжимающее усилие действующее на все сектора:
гдеb - ширина разжимных секторов контактирующих изделий м;
n - число разжимных секторов (n=12);
Fпр - усилие возвратной пружины одного сектора
Рассчитаем произведение усилия возвратной пружины на количество секторов по формуле (4.2.1.5):
Рассчитаем разжимающее усилие по формуле (4.2.1.4):
Осевое усилие штока привода с расположенным на нем конусом для передачи усилия на толкатели секторов имеющим угол подъёма определяется:
где h - коэффициент учитывающий трение конуса по толкателям секторов и секторов по направляющим h=08 09.
Определим осевое усилие штока привода по формуле (4.2.1.6):
Так как в рассматриваемом приспособлении два разжимных приспособления то полученное значение увеличим в два раза и получим значение усилия Fрад требуемого для разжатия в радиальном направлении:
Помимо усилия требуемого для разжатия в радиальном направлении необходимо так же рассчитать силу необходимую для фиксации детали в осевом направлении. С этой целью в приспособлении предусмотрена затяжка при помощи шпильки и гайки рассчитаем усилие создаваемое при затяжке.
Предварительно рассчитаем момент создаваемый при затягивании гайки гаечным ключом воспользовавшись методом представленным в [3].
Сила прилагаемая к ключу равна примерно [3] при этом плечо то есть длина рукоятки ключа равна [4]
Момент создаваемый при затяжке:
Угол подъема резьбы:
Где d2 - средний диаметр резьбы мм; d2=14701 мм.
р1 – шаг резьбы мм; р1=2 мм.
Подставим в формулу (3.2.1.8):
Угол трения резьбы [4]:
Где fПР – приведенный коэффициент трения в резьбе для метрической резьбы fПР =115.
Усилие возникающее при затяжке гайки:
Так как в приспособлении предусмотрено четыре шпильки на которые затягиваются гайки то полученное осевое усилие увеличим в четыре раза:
Общее усилие которое требуется создать на штоке будет равно:
На Рис.4.2.1.3. – приведена раскладка по усилиям возникающих на штоке.
Рис.4.2.1.3 Раскладка по усилиям.
2.2.Расчет диаметра пневмоцилиндра.
Схема пневмопривода приведена на рисунке Рис.4.2.2.1.
- шток; 2-корпус; 3-поршень.
Рис.4.2.2.1 - Схема пневмопривода двухстороннего действия с односторонним штоком
Требуемый диаметр пневмоцилиндра двустороннего действия определяется из выражения (4.2.2.1) [2]
гдеFц - осевое усилие на штоке;
dц - диаметр штока цилиндра;
Рц - давление в рабочей полости цилиндра;
hц - КПД цилиндра учитывающий трение hц=08 09. Давление в рабочей полости цилиндра берется несколько меньше давления в питающей привод сети например для пневмоцилиндра Рц»04 05 МПа при давлении в сети 063 МПа.
По рассчитанному в подпункте «4.2.1. Расчет разжимающего усилия» усилию на штоке определим диаметр цилиндра.
Полученное значение округлим до ближайшего стандартного мм.
2.3.Расчет диаметра штока привода.
Расчетная силовая схема штока представлена на Рис.4.2.3.1
Рис.4.2.3.1 - Схема нагружения штока
Учитывая что Fц равно Q записывают условие прочности[5]:
где S – площадь сечения м2;
[] – допускаемые напряжения Па;
сж – нагружение сжатия.
где d – диаметр штока м;
Примем материал для штока – сталь 45 и запас прочности [n]=2.
где Т – предел текучести стали 45.
Примем диаметр штока привода мм.
3. Выбор и расчет механизмов и устройств и механизмов.
Для прижатия изделия в оснащении в радиальном направлении будут использоваться те же разжимные сектора что использовались в исходном варианте (Рис.4.3.1). Использование такого вида секторов обусловлено их относительной простотой и надежностью крепления детали в приспособлении в ходе использования на практике.
Для поджатия детали в осевом направлении используем следующий вариант механизма (Рис.4.3.2). На виде А видно что «носок» прижима имеет скос в 100 что требуется для правильной центровки изделия в случае его неправильной установки в оснастку. Ролик 5 при работе оснастки не съезжает на шток что позволяет избежать нежелательных заеданий от износа некоторых трущихся поверхностей. Пружины 3 предназначены для возвращения прижимов на исходную позицию это позволяет снять изделие с оснастки. Диаметр по максимальной выступающей части прижима меньше наименьшего диаметра детали на 11 мм это должно обеспечить свободное извлечение и установку изделия.
– сектор 2 – пружина 3 – ролик 4 – штифт 5 – конус.
Рис.4.3.1. Схема разжимного сектора.
-штифт 2-диск 3-пружина 4-прижим 5 ролик.
Рис.4.3.2. Схема механизма сжатия в осевом направлении.
3.1.Расчет пружин сжатия.
На Рис.4.3.1. видно что усилие от штока привода на конус передается через штифт это образует жесткую связь. При изготовлении детали предусмотрены допуски на погрешность изготовления. Так как в приспособлении предусмотрены два разжимающих в радиальном направлении устройства то может возникнуть ситуация когда приспособление не разожмет изделие должным образом на Рис.4.3.1.1. схематично изображен такой случай.
– свариваемая деталь 2 – сектор.
Рис.4.3.1.1. Схема неполного разжатия.
Для того чтобы избежать данной ситуации усилия от штока на один из конусов будут передаваться через цилиндрическую пружину которая будет работать на сжатие. Если возникнет ситуация как на Рис.4.3.1.1. то пружина
начнет разжиматься и как бы «дотолкнет» разжимающий конус до положения поджатия изделия. Если же возникнет ситуация что диаметр изделия будет меньше ввиду погрешности изготовления то пружина сожмется и будет создавать усилие. На Рис.4.3.1.2 представлен эскиз приспособления с пружиной.
Рис.4.3.1.2. Схема приспособления с использованием пружины.
Аналогичная ситуация при поджатии детали в осевом направлении. Здесь используем тарельчатые пружины для того чтобы не удлинять шток. На Рис.4.3.1.3. показана схема использования тарельчатой пружины.
-штифт 2 – тарельчатые пружины.
Рис.4.3.1.3. Использование тарельчатой пружины.
Рассчитаем параметры цилиндрической пружины.
Расчетная схема пружины сжатия приведена на рисунке 2.7.
Рис.4.3.1.4 - Расчетная схема пружины.
Необходимо чтобы сила рабочей деформации была равна F2= 7800 Н. Так как ГОСТ на цилиндрические пружины предполагает выбор пружины по силе развиваемой при максимальной деформации рассчитаем F3.[6]
где d=005 025 – относительный инерционный зазор пружины.
Из диапазона силы F3=8210 10400 Н по ГОСТ 13773-86 выбираем пружину №34 со следующими исходными параметрами:
- сила развиваемая при максимальной деформации F3=10000 Н
- наружный диаметр пружины D=120 мм
- диаметр проволоки d=16 мм
- жесткость одного витка с1=5716 Нмм
Рассчитаем жесткость пружины:
где h – рабочий ход пружины в нашем случаем h=3 мм.
Пружина будет достаточно жесткой что нам и нужно так как относительно мягкая пружина не разовьет нужную силу.
Рассчитаем количество рабочих витков пружины:
Примем количество витков n=4.
Рассчитаем длину пружины при максимальной деформации:
Длина пружины в свободном состоянии:
Рассчитаем тарельчатую пружину. На Рис.4.3.1.2 приведено изображение тарельчатой пружины.
Рис.4.3.1.2 Тарельчатая пружина.
По усилию зажатия детали в осевом направлении подберем тарельчатые пружины. По 3057-90 подбираем 2 пружины с
- внутренний диаметр d=40 мм
- наружный диаметр D=80 мм
- высота пружины t0=520 мм.
Так как выбраны две пружины то установить их будет нужно последовательно как это показано на Рис.4.3.1.3.
Рассчитаем усилия для пружин установленных в механизме для осевого поджатия детали.( Рис.4.3.2.). Так как пружины здесь служат исключительно для возврата прижимов в исходное положение то расчет проведем из требований что силы пружины должно хватить на то чтобы вернуть прижимы.
Для расчета силы тяжести действующей на прижимы рассчитаем массу прижимов.
Приблизительный объем прижима:
где l=362 мм a=30 мм b=17 мм - размеры в осях ХYZ.
Масса одного прижима:
По ГОСТ 13766-86 выбираем пружину №417 с силой F3=200 Н D=11 мм d=2.2 мм c1=336.9 Нмм.
Жесткость количество витков длина в рабочем состоянии и длина в свободном состоянии вычислим по формулам 4.3.1. 2 - 4.3.1.5.
Количество рабочих витков:
Длина пружины в рабочем состоянии:
4.Расчеты на прочность жесткость и устойчивость основных деталей и узлов.
В данном подразделе рассчитаем из условия прочности штифты устанавливаемые на шток привода. А также прижимы обеспечивающие прижатие в осевом направлении.
Штифты рассчитаем на срез и смятие [3].
Штифты на Рис.4.4.1. испытывают одинаковую нагрузку следовательно их диаметр после расчета будет одинаков. Ниже представлен расчет.
Рис.4.4.1. Рассчитываемые штифты.
а) Расчёт штифта на срез.
Штифт передающий усилие тяги на прижим испытывает напряжения среза которые можно определить по формуле:
где F= 786918H - усилие передаваемое штифтом.
мм - площадь сечения штифта
i = 2-число плоскостей среза.(Рис.4.4.2.)
Допускаемые напряжения при срезе равны:
где - предел текучести материала для стали 45=245 МПа [9];
n - коэффициент запаса примем n=4.
С помощью уравнения (4.4.1) рассчитаем минимальный диаметр штифта.
Рис.4.4.2 Схема к расчёту штифта по напряжениям среза
б) Расчёт штифта на смятие.
Расчёт производим по формуле:
где Pшт - усилие передаваемое штифтом
d - диаметр штифта мм
- толщина слоя подвергающегося смятию (Рис. 4.4.3). = 22 мм для штифта 1 и = 16 для штифта 2 (Рис. 4.4.1).
Допускаемые напряжения смятия [5].
Рассчитаем минимальные диаметры штифтов из условия на смятие с помощью уравнения (4.4.3.):
Примем диаметр штифтов d = 8 мм.
Рис.4.4.3. Схема к расчёту штифта по напряжениям смятия.
Рассчитаем диаметр штифта установленного в механизме для осевого прижатия изделия. (Рис.4.3.1.3).
где F= 1332496 H - усилие передаваемое штифтом.
С помощью уравнения (4.4.4) рассчитаем минимальный диаметр штифта.
=20 - толщина слоя подвергающегося смятию (Рис. 4.4.3).
Примем диаметр штифтов d = 10 мм.
Расчет прижима (Рис.4.3.2) будет проводится из условия что прижим сможет выдержать нагрузку прикладываемую к нему во время зажатия приспособления.
Материал из которого изготовлен прижим – Сталь 45. Найдем допустимое напряжение изгиба:
Так как прижимов восемь то усилие действующее на каждый прижим будет равно:
На Рис.4.4.4. представлена схема действия силы на прижим и обозначено плечо силы. Плечо и момент создают изгибающий момент из-за момента возникает напряжение изгиба рассчитываемое по формуле (4.4.9)[5].
Рис.4.4.4. Схема приложения изгибающей силы.
где - момент сопротивления сечения для прямоугольного сечения см3.
Условие прочности соблюдается
Рассчитаем установочный винт (позиция №50) на срез и смятие.
Воспользовавшись Рис.4.2.1.3 условно примем что на винт деуствуют усилие равное F=796 кН далее расчет на смятие срез аналогичен расчету штифтов.
Напряжения среза можно определить по формуле:
где F= 796 кH - усилие действующее на винт.
мм - площадь сечения на которое воздействует нагрузка
i = 6-число плоскостей среза равно количеству установленных винтов.
n - коэффициент запаса примем n=2.
С помощью уравнения (4.4.4) рассчитаем минимальный диаметр.
б) Расчёт винта на смятие.
где F - усилие действующее на винт
d - диаметр винта испытывающий срезающую силу мм
=4 - толщина слоя подвергающегося смятию.
Примем Винт М12 х 60 ГОСТ P 50385-92.
5.Описание работы проектируемого оснащения.
Проектируемое приспособление для сварки кольцевых швов (1407.549.001.000 СБ) оснащено пневмоприводом и имеет разжимное устройство секторного типа. Оснащение предназначенно для сварки кольцевых швов воздухо-воздушного теплообменника.
Приспособление состоит из диска 6 который надевается на планшайбу вращателя корпуса 9 внутри которого находится пневмоцилиндр. В свою очередь в полости пневмоцилиндра находится поршень 10 который связан жёстко со штоком 28 при помощи гайки 53 с шайбой 69.
Шток передает усилие конусам 1634 посредством штифтов 72 и 71 а также крышке 32 посредством штифта 70. Прижим осуществляет поджатие деталей изделия к приспособлению. Конусы при движении обеспечивают действие кулачков 1234 которые производят разжатие околошовной зоны свариваемого изделия. Изделие базируется за счёт платиков 29 и в радиальном направлении за счет прижимов 18 - в направлении оси симметрии.
Сварочное приспособление закрепляется на планшайбе вращателя. Через штуцеры 10 обеспечивается подача сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра а также подача аргона через штуцер 14 в околошовную зону.
В начальном положении поршень 10 пневмоцилиндра находится в крайнем правом положении прижимы 18 скатываются на конус вала 15 и не препятствывают снятию или установке изделия.
Вначале устанавливается свариваемое изделие. На платики 29 устанавливают деталь 1- фланец (Рис.1.2.). Деталь оболочка 2 в свою очередь ориентируют по опорной поверхности фланца Б (Рис.4.1). Подузел 3 ориентируют по опорной поверхности В детали 2.
Следующим этапом осуществляется подача сжатого воздуха в полость пневмоцилиндра что приводит в движение в направлении к планшайбе поршня 10 пневмоцилиндра что вызывает перемещение штока 28 привода
который в свою очередь через штифты 7172 передает движение конусам 1634 на которые опираются роликам кулачки 1234 так же по конусу вала 15 начинают движение по направлению движения штока прижимы 18 кулачки 1234 расходятся в радиальном направлении и осуществляют разжатие околошовной зоны а ролики 21 обеспечивают движение прижимов 18 что способствует зажатию изделия в осевом направлении.
Далее осуществляется проверка взаимного вращения муфты 8 относительно корпуса 9 проверка расположения сварочной головки над стыком и сварка изделия. При сварке происходит вращение приспособления с постоянной скоростью сварки при этом муфта 8 остаётся неподвижной благодаря подвесу 35 для обеспечения подачи сжатого воздуха и аргона.
После сварки подача сжатого воздуха прекращается распределитель воздуха переключается на нагнетания воздуха в другую камеру пневмоцилиндра из-за этого шток движется в направлении от планшайбы при этом прижимы 18 начинают возвращаться на исходную позицию кулачки 1234 опускаются изделие можно беспрепятственно снять.
Выбор компоновка и описание оборудования рабочего места.
При изготовлении корпуса ВВТ используют автоматическую аргонодуговую сварку неплавящимся электродом на постоянном токе с присадочной поволокой. Сварку ведут на следующих режимах:
Сила сварочного тока 160 180 А;
Скорость сварки 18 24 мч;
Скорость подачи проволоки 18 27 мч;
Диаметр присадочной проволоки 16 2 мм;
Диаметр электрода 3 мм.
Для выбора вращателя рассчитаем необходимый диапазон частоты вращения планшайбы.
Частота вращения планшайбы определяется по формуле:
где Vc - скорость сварки мч согласно технической документации Vc = 18 24 мч.
D – диаметр свариваемых деталей мм.
И так частота вращения планшайбы:
Максимальные габариты детали DMAX=835 мм lMAX=325 мм.
Рассчитаем приблизительную массу приспособления при помощи программы «КОМПАС 3D». Расчету будут повергнуты детали: шток 28 корпус 9 диски 1 22 крышка 32 рассчитаем массу кулачка 1 и увеличим ее в 24 раза по числу кулачков в приспособлении.
По указанным параметрам подходит вращатель сварочный управляемый ВСУ-4. Его характеристики приведены в таблице № 6.
Таблица №6. Технические характеристики ВСУ-4.
Максимальные габариты детали мм
Грузоподъемность кг max
Максимальный крутящий момент относительно опорной плоскости планшайбы Н
Напряжение питающей сети вращателя В
Обороты планшайбы обмин
Угол наклона планшайбы
Продолжительность нагружения (ПН)%
Давление пневмосетиМПа
В качестве источника питания выберем базовое оборудование ВСВУ-315. Характеристики выбранного источника питания приведены в таблице №7
Таблица 7. Технические характеристики источника питания ВСВУ-315
Номинальный сварочный ток А
Номинальная продолжительность нагрузки %
Пределы регулирования сварочного тока при непрерывной сварке тока импульса при импульсной сварке А
Напряжение холостого хода не более В
Диапазон регулирования дежурного тока А
Потребляемая мощность кВА
Номинальное напряжение В (при 50Гц)
Номинальное напряжение трехфазной питающей сети (при 50 Гц)
Вольтамперная характеристика
Для сварки неплавящимся электродом применяется несамоходная сварочная головка «АСГВ-4Р». Головка «АСГВ-4Р» предназначена для автоматической аргонодуговой сварки неплавящимся электродом изделий из нержавеющих сталей жаропрочных сплавов алюминиевых и титановых сплавов дугой постоянного и переменного тока и импульсной дугой постоянного тока. В таблице №8 приведены технические характеристики головки «АСГВ-4Р».
Таблица №8 - Технические характеристики головки «АСГВ-4Р»
Максимальный сварочный ток А
Напряжение питающей сети В
Диаметр вольфрамового электрода мм
Диаметр присадочной проволоки мм
Скорость подачи присадочной проволоки мч
Габаритные размеры сварочной головки мм.
Поворот вокруг оси горизонтальной
Масса сварочной головки кг.
Колонна «АРК –2-22» предназначена для установки и перемещения сварочных автоматов а также для установки несамоходных сварочных аппаратов. Автомат позволяет сваривать прямолинейные и кольцевые швы. Консоль может поворачиваться вокруг оси колоны на 360 что позволяет обслуживать несколько рабочих мест. Технические характеристики колонны «АРК –2-22» приведены в таблице №9.
Таблица №9 - Технические характеристики колонны «АРК-2-22».
Высота уровня сварки мм
Перемещение каретки вдоль консоли мм
Наибольший диаметр свариваемых изделий мм
Наибольшая длина свариваемых изделий мм
Габаритные размеры мм
Модернизация оснащения имела цель ускорить процесс получения изделия – корпус ВВТ при этом не нарушая требований предъявляемых к данному узлу.
В ходе разработки технологического оснащения для сварки корпуса ВВТ был разработан вариант модернизации существующей оснастки. Модернизация свелась к замене ручного труда сварщика на подготовительной операции работой пневпривода. Улучшились условия труда. В модернизированной оснастке не требуется затяжка вручную резьбовых соединений из-за чего уменьшилось время на подготовительные операции что благоприятно сказывается на темпе производства.
«Жаропрочные стали и сплавы. Справочное издание.» Масленков С.Б. – М.: Металлургия 1983г. – 192 с.
Тефанов В.Н. «Методические указания по проектированию технологического оснащения».
Дунаев П. Ф. Леликов О. П. «Конструирование узлов и деталей машин.» - М.: Высшая школа 1985. - 416с
ГОСТ 2839-80 «Ключи гаечные с открытым зевом двусторонние. Конструкция и размеры.»
«Сопротивление материалов» В.И. Феодосьев издательство «МГТУ им. Н.Э. Баумана» 1999 г.
В.И. Анурьев «Справочник конструктора машиностроителя» Москва «Машиностроение» 2001 г.
ГОСТ 13773-86 Пружины винтовые цилиндрические сжатия II класс разряд 4 из стали круглого сечения.
ГОСТ 3057-90 Пружины тарельчатые. Общие технические условия.
«Марочник сталей и сплавов» под. ред. В.Г. Сорокина Москва «Машиностроение» 1989 г
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Физические основы получения неразъемных соединений».
ГОСТ 13766-86 «Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения I класса разряда 1 из стали круглого сечения».
Б.Л. Груздев В.М. Бычков «Методически указания по дисциплине производство сварных конструкций» УГАТУ Уфа 2005.
Груздев Б.Л. Методические указания по оформлению технологической документации при курсовом и дипломном проектировании – Уфа: УГАТУ 2005г. – 39 с.

Приспособа1.cdw

* Размеры для справок
После установки на манипулятор рым-болты поз.67 - снять
Неуказанные предельные отклонения по ГОСТ 30893.1 Н14
Движущиеся и вращающиеся части должны двигаться без
Смазку трущихся поверхностей производить ЦИАТИМ-201 ГОСТ

Корпус ВВТ.cdw

Термообработать- двойное старение
Сварочная проволока Св.-05Х20Н57М8Е3Р-ИД ТУ14-1-2048-77.
Сварные швы зачистить с внутренней стороны западлицо с
основным материалом с шероховатостью 6
выступание сварных швов не более 0
Сварные швы проверить на герметичность керосино-меловым
методом в течение 5мин.
Маркировать риску и надпись "Верх" шрифтом 5 способом ЭХ.
Контроль сварных швов рентгенопросвечиванием.
Маркировать номер узла шрифтом 10.

Рабочее место МОЁ Рекомендац Ильдара без разреза.cdw

* Размеры для справок.
Движущиеся и вращающиеся части должны двигаться без
Замену смазки ЦИАТИМ - 201 ГОСТ 6267-74 производить 2 раза
Установку заземлить.
Технические характеристики
Максимальные габариты детали
Напряжение питающей сети вращателя
Угол наклона планшайбы 0 135
Прдолжительность нагружения (ПН)
.Давление пневмосети
Технические требования

Специфа 4 курс.spw

Винт M12-6gx35.68.05
Винт M10-6gx25.66.05
Кольцо225-230-36-1-0
Кольцо020-025-30-2-2
Кольцо155-160-36-2-2
Кольцо130-135-30-2-2
Кольцо057-063-30-2-2
Пружина 79910-034х150
Шайба 30 ГОСТ 11371-78
Шайба 20 ГОСТ 13465-77

МК - для курсача 4 курс.doc

Код наименование операции
Код наименование оборудования
Наименование детали сб. единицы или материала
Фланец 1 - 1шт оболочка 2 - 1шт кольцо корпуса 3 - 1шт оболочка 4 - 1шт
корпус задний 5-1шт.
Св08Х20Н57М8В8Т3Р - ИД 16 2 мм аргон по ГОСТ 10157.
Верстак слесарный дрель пневматическая головка ГОСТ2447-82 очки защитные
ГОСТ 12.4.013-85 штангенциркуль ГОСТ 166-89
Зачистить поверхность свариваемых кромок оболочки 2 корпуса заднего 5 и
кольца корпуса 3 под сварку
Пост механиз. АрДС ВСВУ-315
Собрать оболочку 2 корпус задний 5 и кольцо корпуса 3 на приспособлении и
прихватить механизированной АрДС с присадочной проволокой.
Спецприспособление штангенциркуль.
Пост механиз. АрДС ВСВУ-315 АСГВ-4Р.
Основной металл ХН62ВМТЮ толщ. 25 мм; прис. проволока
Св08Х20Н57М8В8Т3Р – ИД 16 2 мм аргон по ГОСТ 10157.
Сварить оболочку 2 корпус задний 5 и кольцо корпуса 3 двумя швами АрДС.
Зачистить грубые наплывы сварного шва.
Зачистить поверхность свариваемых кромок оболочки 4 фланца 1 и подузла
Пост механиз. АрДС ВСВУ-315.
Собрать оболочку 4 фланец 1 и подузел на приспособлении и
прихватить механиз. АрЭДЭС с присадкой.
Сварить оболочку 2 фланец 1 подузел двумя швами АрДС.
Проверить на герметичность сварные соединения керосино-меловым способом.
Спецприспособление салфетка.
Проверить корпус ВВТ на соответствие размеров и технических требований.
При необходимости устранить недопустимую деформацию.
Калибр СН-02-2 калибр-пробка ГОСТ 14810-69лупа ГОСТ 25706-83 тощиномер
уступомер шаблон штанегенглубинометр ГОСТ 162-90 штангенциркуль
ГОСТ 162-90 штангенциркуль ГОСТ 166-89 тара штатив ГОСТ 10197-70
индикатор ГОСТ 577-89 штангенциркуль ГОСТ 166-89.