Повышение производительности и качества, снижение трудоемкости и себестоимости сборки и сварки усилителя под крепление регулятора ремней безопасности в сборе автомобиля ВАЗ 21236 - диплом

Содержание

Введение

1. Состояние вопроса

1.1. Описание конструкции изделия

1.2. Описание материала изделия

1.3. Базовая технология сварки

1.4. Выбор привода сжатия для обеспечения сварочного усилия

1.5. Формулировка задач дипломного проекта

2. Выбор средства автоматизации базовой технологии

3. Разработка специальной сварочной машины

3.1. Устройство автоматической подачи гаек приварных

3.2. Проектирование электродов для контактной рельефной сварки

3.3. Проектирование электродных групп

3.4. Принципиальная электрическая схема сварочной машины

3.5. Расчёт вторичного контура сварочной машины

3.6. Выбор стандартного трансформатора

3.7. Система охлаждения

3.8. Пневматический привод сжатия

3.9. Выбор регулятора контактной сварки

3.10. Описание сварочной машины

4. Роботизированный технологический комплекс для сборки-сварки

5. Безопасность и экологичность проекта

6. Экономическая эффективность проекта

7. Патентные исследования

Выводы по дипломному проекту

Список литературы

Приложения

Аннотация

В ходе выполнения дипломного проекта была поставлена цель - повы-шение производительности и качества, снижение трудоемкости и себестоимости сборки и сварки усилителя под крепление регулятора ремней безопасности в сборе автомобиля ВАЗ 21236. Поставленная цель достигалась путём последовательного решения ряда технических задач, в ходе выполнения которых был разработан технологический процесс роботизированной сборки и сварки. Для реализации предложенного процесса в качестве средства автоматизации были выбраны промышленные роботы фирмы ФАНУК AM 120 и A520 iB. Было разработано так же специальное оборудование для сварки – сварочная машина с механизмом подачи гаек приварных в зону сварки.

Доказана экономическая эффективность проекта, которая составляет порядка 270 тыс. руб. в год. Проведены патентные исследования, в ходе которых составлена заявка на полезную модель – устройство автоматической подачи деталей в зону контактной сварки.

Дипломный проект содержит

Листов графической части - шт.

Страниц пояснительной записки - шт.

Введение

В настоящее время контактная точечная сварка в автомобилестроении практически полностью (на 90%) автоматизирована. В этом случае в качестве средств автоматизации выступают многоэлектродные сварочные машины и промышленные роботы. Однако такой относительно высокий процент автоматизации относится только к деталям определённого типа – листовые детали габаритами порядка 1 метра, соединяемые контактной точечной сваркой в нескольких местах, расположенных в локальной области и одной плоскости. Такой тип хоть и является одним из самых распространенных среди кузовных деталей современного автомобиля, однако он далеко не единственный.

На производстве весьма распространена контактная рельефная сварка, при помощи которой к листовым заготовкам привариваются болты и гайки. В большинстве случаев масса и габариты таких деталей измеряются несколькими десятками грамм и сантиметрами. При этом количество приварных гаек или болтов на таких деталях равно одному, реже два. Это не затрудняет использования ручного труда сварщика, работающего на универсальной сварочной машине, что кроме прочих преимуществ имеет еще одно – высокая универсальность процесса.

В 2007 году планируется наладить массовое производство автомобиля ВАЗ 21236 НиваШевроле, оснащенного двигателем Opel FAM1. Данный автомобиль собирается на базе известной модели ВАЗ 2123 Нива-Шевроле и обладает всеми её положительными качествами. Автомобиль Нива FAM 1 оснащён современным силовым агрегатом и трансмиссией. Отличается повышенными динамическими свойствами, отвечает современным требованиям безопасности. Кузов оснащён дополнительными элементами, повышающими пассивную безопасность, имеет усиленную шумоизоляцию. В стандартную комплектацию помимо гидроусилителя руля, иммобилайзера с центральным замком, входит новые опции: антиблокировочная система, кондиционер, две подушки безопасности. Внедорожник оборудован новыми передними сиденьями повышенной комфортности, причём водительское сиденье – с регулировкой по высоте. Как и на обычной ШевролеНиве, у FAM 1 15’’ диски и радиоподготовка входят в комплектацию.

Однако ряд деталей, к которым относится усилитель под крепления ремня безопасности в сборе автомобиля ВАЗ 21236 (на новой Ниве устанавливаются ремни безопасности с преднатяжителем) сварить на универсальной сварочной машине с использованием ручного труда весьма затруднительно. Это связано прежде всего с тем, что деталь является достаточно ответствен-ной и сочетает в себе два способа сварки – контактную рельефную и полуавтоматическую в среде защитных газов. Такие особенности конструкции резко снижают качество и производительность ручной сварки, а так же ухудшают условия работы сварщика.

Следовательно, цель данного дипломного проекта – повышение производительности и качества, снижение трудоемкости и себестоимости сборки и сварки усилителя под крепление регулятора ремней безопасности в сборе автомобиля ВАЗ 21236 является актуальной.

Защита от механических травм

Эксплуатация автоматизированных производств связана с травматизмом, который чаще всего имеет место при ремонте и обслуживании линий. Поэтому для избежания возможности травматизма на рабочем месте был разработан ряд дополнительных, характерных именно для данного случая требований охраны труда.

Повсеместно должны использоваться системы блокировки, исключающие перевод автоматической линии на наладочный или автоматический режим в последовательности, не отвечающей требованиям технологического процесса. Здесь следует широко применять сигнальные устройства. Они предназначены для извещения о ходе технологического процесса, о наличии неисправностей и поломок как основного оборудования, так и систем вентиляции, пневмотранспорта и т.д.

Планировка роботизированных технологических участков должна обеспечивать удобный и безопасный доступ обслуживающего персонала к основному и вспомогательному технологическому оборудованию, промышленным роботам и органам аварийного отключения и управления промышленными роботами. При планировке роботизированных участков необходимо исключать пересечение трасс следования оператора и исполнительных устройств промышленных роботов и обеспечить свободу перемещения обслуживающего персонала, сведя до минимума возможность появления по-сторонних лиц.

Пульт управления промышленными роботами должен размещаться вне рабочего пространства промышленного робота; вокруг него должно предусматриваться достаточно места, чтобы оператору был обеспечен беспрепятственный доступ к кнопке аварийного отключения и хороший обзор. Роботизированные технологические участки необходимо ограждать и обозначать сигнальными цветами и знаками безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.02676*.

Вход в зону ограждения следует блокировать с системой управления. Блокировка должна отключать промышленный робот, работающий в автоматическом режиме, при входе человека в зону ограждения.

При перемещении промышленным роботом заготовок и деталей на вы-соте над проходами, проездами и рабочими местами в целях предупреждения несчастных случаев необходимо предусматривать под зоной движения манипулятора промышленного робота защитные сетки или другие устройства, предупреждающие падение перемещаемых деталей.

Защита от электромагнитного излучения при работе на контактных машинах

Устройства генерирующие электромагнитные поля, обусловили появление ряда проблем по защите персонала от их воздействия.

Наиболее эффективным и часто применяемым из всех методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Отражающие экраны делают из хорошо проводящих металлов - меди, латуни, алюминия, стали. Средства защиты из поглощающих материалов выполняют в виде тонких резиновых ковриков, гибких и жестких листов поролона или волокнистой древесины, пропитанной соответствующим составом, ферромагнитных пластин.

Защита от шума

Для снижения шума применяется метод уменьшения шума в источнике, а также уменьшение шума на пути его распространения.

Борьба с шумом посредством уменьшения его в источнике является наиболее рациональной. Для этого рекомендуется замена пневмоцилиндров в контактных машинах на гидроцилиндры или электроприжимы, которые работают значительно тише.

Для уменьшения шума на пути его распространения используются звукоизолирующие ограждения, кожухи, экраны, которые защищают рабочих от средне и высокочастотного шума.

Если не экономично или невозможно уменьшить шум до допустимых величин общетехническими мероприятиями, то средства индивидуальной защиты являются основными мерами, предотвращающими профессиональные заболевания работающих.

К средствам индивидуальной защиты относят вкладыши, наушники.

Выводы по экологическому разделу

В ходе выполнения данного раздела дипломного проекта были выявлены опасные и вредные производственные факторы (электрический ток, электромагнитное излучение и брызги от выплесков, вредные выделения при сварке, опасность возникновения пожаров), являющиеся стандартным набором факторов, сопровождающих контактную рельефную сварку. Произведён анализ возможности их устранения и уменьшения, который показал, что использование стандартных средств обеспечения безопасности и санитарии производства вполне обеспечит безопасность работника при осуществлении предложенной в дипломном проекте технологии. Разработки специальных и дополнительных средств не требуется.

Составление формулы полезной модели

В данном случае ИТР содержит только типовые признаки устройства. Анализ этих признаков показывает, что все они взаимосвязаны между собой, самостоятельного значения не имеют, следовательно, задан только один новый объект – устройство.

В описании объекта нет альтернативных и негативных признаков. Варианты устройства в описании не представлены. Следовательно, необходимо составлять однозвенную формулу.

Выбираем из таблицы сопоставительного анализа все известные признаки и составляем ограничительную часть формулы.

Устройство автоматической подачи гаек в зону контактной сварки со-стоящее из насаженного на нижний электрод контактной машины цилиндра с выполненным вдоль его оси отверстием, закрепленного на электрододержателе кольца, упирающегося в цилиндр при движении электрода вверх.

Выбираем неизвестные признаки и составляем отличительную часть формулы полезной модели.

Поперек оси цилиндра выполнено прямоугольное в сечении отверстие, размер которого соответствует размеру гайки, соединенное с каналом подачи гаек, выполненным из гибкого материала, цилиндр закреплен в стакане с возможностью продольного перемещения и подпружинен, причем диаметр продольного отверстия в цилиндре соответствует диаметру электрода контактной машины.

Формула полезной модели в целом

Устройство автоматической подачи гаек в зону контактной сварки со-стоящее из насаженного на нижний электрод контактной машины цилиндра с выполненным вдоль его оси отверстием, закрепленного на электрододержателе кольца, упирающегося в цилиндр при движении электрода вверх отличающееся тем, что с целью улучшения условий труда и повышения производительности поперек оси цилиндра выполнено прямоугольное в сечении отверстие, размер которого соответствует размеру гайки, соединенное с кана-лом подачи гаек, выполненным из гибкого материала, цилиндр закреплен в стакане с возможностью продольного перемещения и подпружинен, причем диаметр продольного отверстия в цилиндре соответствует диаметру электрода контактной машины.

7.12. Особенности составления документов заявки на выдачу свидетельства на полезную модель

Документы заявки на выдачу патента на полезную модель:

1. Заявление на выдачу патента

2. Описание полезной модели

3. Чертежи, иллюстрирующие описание полезной модели

4. Формула полезной модели

5. Реферат полезной модели

Поскольку данная работа является служебным заданием, то право за-явки на выдачу патента на полезную модель принадлежит Тольяттинскому государственному университету в лице его ректора Жилкина С.Ф., то есть заявитель и патентовладелец – Тольяттинский государственный университет.

Автором данного изобретения является ***

7.13. Заявка на выдачу патента на полезную модель

В 23 К 37/04

Устройство автоматической подачи гаек в зону контактной сварки

Полезная модель относится преимущественно к машиностроению и может быть применена для сборки под сварку тонколистовых изделий с гайками.

Известен стенд для сборки под сварку изделий преимущественно из двух элементов, (А.с. 1073059 СССР), содержащий смонтированные на основании наклонный скат, механизм останова, фиксации и сборки изделий, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем одновременной расфиксации изделий и передачи изделий со стенда на последующую технологическую позицию, механизм останова, фиксации и сборки изделий выполнен в виде закрепленного на штоке силового цилиндра, подпружиненного относительно него цилиндра с продольным отверстием, закрепленного в стакане, свободно установленной на штоке планки с пазами, шарнирно соединенных с планкой двуплечих захватов для одного элемента изделия и смонтированного на кронштейне байонетного зажима для другого элемента изделия, при этом одни из плеч захватов установлены в соответствующих пазах планки. Однако, качество сборки на таком стенде низкое.

Известно также устройство для сборки и рельефной сварки пластин и прутков (А.с. 946870 СССР), принятое за прототип, содержащее надетый на нижний электрод сварочной машины цилиндр с продольным отверстием, выполненным по диаметру привариваемого прутка, ножницеобразные захваты, с установленными на их концах фиксирующими призмами, устройство перемещения ножницеобразных захватов, представляющее собой пневмоцилиндр, жестко закрепленный на хоботе сварочной машины, двуплечие рычаги, на которых закреплены захваты, с возможностью изменения угла наклона к горизонту, направляющие, отличающееся тем, что, с целью повышения качества сборки цилиндр подпружинен и установлен с возможностью продольного перемещения по нижнему электроду, на электрододержатель установлено фиксирующее кольцо, упирающееся в нижний торец цилиндра при движении электрода вверх, и длина свободной части цилиндра взята из расчета 0,9…0,6 от длины прутка. За счет определенного соотношения длин прутка и длины отверстия в цилиндре повышено качество сборки, однако, производительность труда на таком устройстве низкая и условия труда плохие.

Цель полезной модели – повышение производительности и улучшение условий труда.

Предложенное устройство состоит из цилиндра, в котором выполнены отверстия, цилиндр насажен на нижний электрод контактной машины с возможностью продольного перемещения, закреплен и подпружинен в стакане. На электрододержателе закреплено кольцо, которое упирается в цилиндр при движении электрода вверх. За счет того, в цилиндре выполнено попе-речное отверстие по своим размерам соответствующее размерам привариваемой гайки и соединено с каналом подачи гаек, выполненным из гибкого материала улучшаем качество сборки под сварку и улучшаем условия труда оператора, так как загрузка гаек может происходить на стороне при соответствующей длине канала подачи гаек.

Предлагаемое устройство представляет собой полый цилиндр 3, через входное поперечное отверстие которого, соединенное с гибким каналом по-дачи гаек 1 по которому подаются под действием усилия подачи гайки 2, а через продольное отверстие подается нижний электрод 5 и совершает там продольные перемещения. Электрод насажен на электрододержатель, который имеет нижнее кольцо, упирающееся в штуцер подачи при движении электрода вверх. Цилиндр подпружинен в стакане 4 и может совершать в нём продольные перемещения. При этом поперечное отверстие выполнено в виде прямоугольника 8х18, так что в него может пройти только одна гайка, определённым образом сориентированная, а продольное отверстие выполнено диаметром 17,6 мм, так что в нём может поступательно двигаться гайка, ось которой при этом сохраняет вертикальное положение.

Работа предложенного устройства происходит следующим образом. На верхний электрод подается деталь, а в цилиндр 3 по каналу подачи гаек 1 подаётся одна гайка приварная 2, которая ложится на нижний электрод 5, при этом доступ других гаек невозможен, поскольку весь объём занят пер-вой гайкой. Под действием привода сжатия нижний электрод 5 начинает движение вверх, при этом электрод перекрывает канал подачи гаек в цилиндре 3, а кольцо упирается в цилиндр. Под упором кольца цилиндр 3 перемещается вверх вместе с нижним электродом, при этом гайка приварная 2 поджимается к детали. Пропускается сварочный ток и производится сварка, после чего нижний электрод 5 опускается до крайнего нижнего положения, а в цилиндр через канал поступает следующая гайка приварная, одновременно с этим приваренная гайка высвобождается из захвата, и сваренную деталь удаляют из зоны сварки. За счет того что гайки подаются по гибкому каналу в зону сборки и автоматически подаются в зону сварки мы повышаем производительность и улучшаем условия труда.

Пример применения устройства сборка и сварка усилителя под крепление ремня безопасности автомобиля ВАЗ 21236. Сварочная машина применена стандартная типа МТК. На нижний электрододержатель установлено кольцо выполненное из меди М0. В электрододержатель вставлен стандартный электрод. На электрод установлен цилиндр с продольным отверстием соответствующим диаметру электрода и с поперечным отверстием, выполненным соответствующим размеру привариваемой гайки. Цилиндр выточен из стали 40 на токарном станке. Отверстие продольное выполнено на сверлильном станке. Отверстие поперечное выполнено вначале на сверлильном станке, затем оно на долбежном станке доработано до прямоугольной формы. На цилиндр установлена стандартная пружина, и затем надет стакан, изготовленный из стали 40. После чего к цилиндру присоединили выполненный из фторопласта канал для подачи гаек, и с другой стороны канал соединили со стандартным бункером.

Производили сварку усилителя под крепление ремня безопасности автомобиля ВАЗ 21236. В бункер загружали гайки. Включали его. Бункер автоматически производил сортировку гаек и подачу их в канал. Одна гайка попадала на нижний электрод. Затем оператор на верхний электрод подавал деталь и нажимал кнопку «ПУСК». Система управления сварочной машины подавала сигнал на срабатывание пневмоцилиндра сжатия машины. Нижний электрод начинал движение вверх, при этом он перекрывал канал подачи гаек в цилиндре, а кольцо упиралось в цилиндр. Под упором кольца цилиндр перемещался вверх вместе с нижним электродом, при этом гайка приварная поджималась к детали. Срабатывала система управления машины и пропускался сварочный ток. Сила тока при сварке принималась 15000 ампер, время импульса прохождения сварочного тока 0,1 секунды, давление сжатия 250 килограмм, напряжение на вторичной обмотке трансформатора 5 вольт. Производилась сварка, после чего, по команде системы управления нижний электрод опускается до крайнего нижнего положения, а в цилиндр через канал поступала следующая гайка приварная, одновременно с этим приваренная к детали гайка высвобождалась из захвата, и сваренную деталь оператор удалял из зоны сварки.

После сварки производили контроль качества сварного соединения.

Из примера применения видно, что предлагаемое устройство не требует специальных материалов, может быть изготовлено с использованием известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, объект обладает промышленной применимостью.