Учебное пособие: Методические указания по выполнению дипломного проекта

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БОБРУЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ

ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

Специальность 2-36 01 06 Оборудование и

технология сварочного производства

Специализация 2-36 01 06 02Производство сварных

конструкций

Квалификация техник-технолог

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

цикловой комиссией спец.дисциплин Зам. директора по УПР

Протокол № __ от «__»_________20__г. ________Метелица С.И.

Председатель ЦК ______ «__»___________20__ г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению

дипломного проекта

Разработали преподаватели спец. дисциплин

Н.М. Рогоманцева

К.Д. Юхневич

преподаватель инженерной графики

Д.А. Мельникови.

2007

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Общие положения, состав и содержание курсового проекта 4

Введение 5

1 Технологический раздел 6

1.1 Описание сварной конструкции, ее назначение 6

1.2 Обоснование материала сварной конструкции 6

1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции 7

1.4 Определение типа производства 11

1.5 Выбор и обоснование методов сборки и сварки 12

1.6 Режимы сварки 15

1.7 Выбор сварочных материалов 20

1.8 Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки,

инструмента 21

1.9 Определение технических норм времени на сборку и сварку 22

1.10 Расчет количества наплавленного металла, расхода сварочных

материалов, электроэнергии 25

1.11 Расчет количества оборудования и его загрузки 28

1.12 Расчет количества работающих 30

1.13 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 32

1.14 Методы борьбы со сварочными деформациями 33

1.15 Выбор методов контроля качества 33

2 Конструкторский раздел 34

2.1 Описание конструкции колонны 34

2.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции 34

2.3 Расчет и конструирование стержня колонны 34

2.4 Расчет и конструирование соединительных планок 36

2.5 Расчет сварных швов, прикрепляющих планки к ветвям колонны 38

2.6 Расчет и конструирование базы колонны 39

2.7 Расчет и конструирование оголовка колонны и ее стыков 42

2.8 Выбор способа сварки и методов контроля качества сварных

соединений 43

2.9 Выбор режимов сварки и сварочного оборудования 43

3 Раздел охраны труда 45

3.1 Расчет вентиляции на рабочих местах сборочно-сварочного

участка 45

3.2 Освещение сборочно-сварочного участка 47

4 Экономический раздел 49

4.1 Расчет материальных затрат 49

4.2 Расчет зарплаты производственных рабочих, отчислений и

налога от нее 50

4.3 Расчет полной себестоимости изделия 53

4.4 Сравнение вариантов технологического процесса изготовления

детали 57

Заключение 59

Список использованных источников 60

Стандарты 62

Приложение А. Спецификация на сварную конструкцию

Приложение В. Спецификация на приспособление для сборки и прихватки

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ

ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

Дипломный проект – это комплексная самостоятельная творческая работа, выполняемая на завершающем этапе обучения, в ходе которой учащийся решает конкретные профессиональные задачи, соответствующие уровню образования присваевоемой квалификации, на основе которой Государственная квалификационная комиссия принимает решение о присвоении учащемуся квалификации специалиста.

Законченный дипломный проект состоит из пояснительной записки объемом 50-70 страниц рукописного или 20-40 страниц машинописного текста. Графическая часть выполняется на 4 листах чертежной бумаги.

Тематика дипломных проектов должна отражать конкретные задачи, стоящие перед отечественными машиностроительными предприятиями. Она должна предусматривать проектирование технологического процесса сборки и сварки заданной сварной конструкции при определенном объеме выпуска ее в год. Технологический процесс должен отвечать современному уровню соответствующей отрасли промышленности.

При использовании заводских основных, сварочных и вспомогательных материалов новый вариант технологического процесса должен быть более прогрессивным, обеспечивать более высокую производительность труда, снижение технологической себестоимости изготовления сварных конструкций, улучшения их качества.

Тематика дипломных проектов должна быть рассмотрена на заседании цикловой комиссии и утверждена заместителем директора по учебной работе.

Ответственность за принятие решения в дипломном проекте, качество выполнения пояснительной записки, графической части, комплекта документов на технологический процесс, а также за своевременное завершение работы несет автор-учащийся и руководитель.

ВВЕДЕНИЕ

Во введении требуется кратко изложить данные о развитии сварки и применении сварных конструкций, какие высокопроизводительные методы сборки и сварки сварных конструкций используются в Республике Беларусь и за рубежом на современном этапе.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Описание сварной конструкции, ее назначение

Описать назначение сварной конструкции, условия ее работы, конструкцию, методы заготовки деталей подлежащих сварке, изучить литературу: [2, с.1-20], [13, с.25-29], [4, с.5-11] и указать, отвечает ли данная конструкция требованиям, предъявленным к технологичным сварным конструкциям. Привести габаритные размеры и массу сварной конструкции.

1.2 Обоснование материала сварной конструкции

Обоснование материала сварной конструкции производить с учетом следующих основных требований:

- обеспечения прочности и жесткости при наименьших затратах ее изготовления с учетом максимальной экономии металла;

- гарантирования условий хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;

- обеспечения надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, при переменных температурах в агрессивных средах.

Указать механические свойства и химический состав свариваемого материала.

Изучить литературу [1, с.84-89] и установить свариваемость марки стали по эквиваленту углерода С_э , из формулы

, (1.1)

где С_э – эквивалент углерода, %;

- содержание углерода, %;

- содержание магния, %;

- содержание никеля, %;

- содержание хрома, %;

- содержание молибдена, %;

- содержание ванадия, %.

Стали у которых С_э = 0,2...0,45%, хорошо свариваются, не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки.

Таблица 1.1 – Химический состав сталей

Окончание таблицы 1.1

Таблица 1.2 – Механические свойства сталей

1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции

Технические условия изготовления сварной конструкции предусматривают технические условия на основные материалы, сварочные материалы, а также требования, предъявляемые к заготовкам под сборку и сварку, к сварке и к контролю качества сварки.

Технические условия на изготовление сварных конструкций учащиеся должны взять на заводах в ОГС или в бюро сборки и сварки, где они проходят технологическую практику.

1.3.1 В качестве основных материалов, применяемых для изготовления ответственных сварных конструкций (поднадзорных ГОСПРОМАТОМНАДЗОРу), работающих при динамических нагрузках должны применяться легированные стали по ГОСТ 19281-89 или углеродистые обыкновенного качества не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94. Для неответственных сварных конструкций должны применяться стали не ниже марки Ст3пс по ГОСТ 380-94.

1.3.2 Соответствие всех сварочных материалов требованиям стандартов должно подтверждаться сертификатом заводов-поставщиков, а при отсутствии сертификата – данными испытаний лабораторий завода.

При ручной дуговой сварке должны применяться электроды не ниже типа Э42А по ГОСТ 9467-75 со стержнем из проволоки Св-08 по ГОСТ 2246-70.

При сварке в углекислом газе должна применяться проволока не ниже Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70.

Сварочная проволока не должна иметь ржавчины, масла и других загрязнений.

1.3.3 Требования к заготовкам под сварку предусматривают, чтобы свариваемые детали из листового, фасонного, сортового и другого проката должны быть выправлены перед сборкой под сварку.

После вальцовки или гибки детали не должны иметь трещин и заусенцев, надрывов, волнистости и других дефектов.

Кромки деталей, обрезанных на ножницах, не должны иметь трещин и заусенцев. Обрезная кромка должна быть перпендикулярной к поверхности детали. Допускаемый уклон в случаях, не оговоренных на чертежах, должен быть 1:10, но не более 2 мм.

Необходимость механической обработки кромок деталей должна указываться в чертежах и технологических процессах.

Вмятины после правки и криволинейность свариваемых кромок не должны выходить за пределы установленных допусков на зазоры между свариваемыми деталями. Предельные отклонения угловых размеров, если они не оговорены в чертежах, должны соответствовать десятой степени точности ГОСТ 8908-81.

Детали, поступающие на сварку, должны быть приняты ОТК.

1.3.4 Сборка свариваемых деталей должна обеспечивать наличие установленного зазора в пределах допуска по всей длине соединения. Кромки и поверхности деталей в местах расположения сварных швов на ширину 25-30 мм должны быть очищены от ржавчины, масла и других загрязнений непосредственно перед сборкой под сварку.

Детали, предназначенные для контактной сварки, в местах соединения должны быть с обеих сторон очищены от окалины, масла, ржавчины и других загрязнений.

Детали с трещинами и надрывами, образовавшимися .при изготовлении, к сборке под сварку не допускаются.

Указанные требования обеспечиваются технологической оснасткой и соответствующими допусками на собираемые детали.

При сборке не допускается силовая подгонка, вызывающая дополнительные напряжения в металле.

Допускаемое смещение свариваемых кромок относительно друг друга и величина допустимых зазоров должны быть не более величин, устанавливаемых на основные типы, конструктивныё элементы и размеры сварных соединений по ГОСТ 14771-76, ГОСТ 23518-79, ГОСТ 5264-80, ГОСТ 11534-75, ГОСТ 14776-79, ГОСТ 15878-79, ГОСТ 8713-79, ГОСТ 11533-75.

Местные повышенные зазоры должны быть устранены перед сборкой под сварку. Разрешается заваривать зазоры наплавкой кромок детали, но не более 5% длины шва. Заполнять увеличенные зазоры кусками металла и другими материалами запрещается.

Сборка под сварку должна обеспечивать линейные размеры готовой сборочной единицы в пределах допусков, указанных в таблице 1.3.

Таблица 1.3 - Предельные отклонения сварных сборочных единиц

Сечение прихваток допускается размером до половины сечения сварного шва. Прихватки должны ставиться в местах расположения сварных швов. Наложенные прихватки должны быть очищены от шлака.

Прихватка элементов сварных конструкций при сборке должна выполняться с использованием тех же присадочных материалов и требований, что и при выполнении сварных швов.

Размеры прихваток должны быть указаны в картах технологического процесса.

Сборка под сварку должна быть принята ОТК. При транспортировке и кантовке собранных под сварку металлоконструкций должны быть приняты меры, обеспечивающие сохранение геометрических форм и размеров, заданных при сборке.

1.3.5 К сварке ответственных сборочных единиц должны допускаться только аттестованные сварщики имеющие удостоверение, устанавливающее их квалификацию и характер работы, к которой они допущены.

Сварочное оборудование должно быть обеспечено вольтметрами, амперметрами и манометрами, за исключением тех случаев, когда установка приборов не предусмотрена. Состояние оборудования должно проверяться сварщиком и наладчиком ежедневно.

Профилактический осмотр сварочного оборудования отделом главного механика и энергетика должен осуществляться не реже одного раза в месяц.

Изготовление стальных сварных конструкции должно производиться в соответствии с чертежами и разработанным на их основе техпроцессом сборки и сварки.

Технологический процесс сварки должен предусматривать такой порядок наложения швов, при котором внутренние напряжения и деформации в сварном соединении будут наименьшими. Он должен обеспечивать максимальную возможность сварки в нижнем положении.

Выполнять сварочные работы методами, не указанными в технологическом процессе и настоящем стандарте, без согласования с главным специалистом по сварке запрещается, Отступление от указанных в картах техпроцесса режимов сварки, последовательности сварочных операций не допускается.

Поверхности деталей в местах расположения сварных швов должны быть проверены перед сваркой. Свариваемые кромки должны быть сухими. Следы коррозии, грязи, масла и другие загрязнения не допускаются.

Зажигать дугу на основном металле, вне границ шва, и выводить кратер на основной металл запрещается.

Отклонение размеров поперечного сечения сварных швов, указанных в чертежах, при сварке в углекислом газе, должны быть в соответствии с ГОСТ 14771-76.

По наружному виду сварной шов должен иметь равномерную поверхность без наплывов и натеков с плавным переходом к основному металлу.

По окончании сварочных работ, до предъявления изделия ОТК, сварные швы и прилегающие к ним поверхности должны быть очищены от шлаков, наплывов, брызг металла, окалины и проверены сварщиком.

При контактной точечной сварке глубина вдавливания электрода в основной металл сварочной точки не должна превышать 20% от толщины тонкой детали, но не более 0,4 мм.

Увеличение диаметра контактной поверхности электрода в процессе сварки не должно превышать 10% от установленного техпроцессом размера.

При сборке под точечную сварку зазор между соприкасающимися поверхностями в местах расположения точек не должен превышать 0.5...0,8 мм.

При сварке штампованных деталей зазор не должен превышать 0,2...0,3 мм.

При контактной точечной сварке деталей разной толщины режим сварки следует устанавливать в соответствии с толщиной более тонкой детали.

После сборки деталей под сварку необходимо проверять зазоры между деталями. Величина зазоров должна соответствовать ГОСТ 14771-76.

Размеры сварного шва должны соответствовать чертежу сварной конструкции по ГОСТу 14776-79.

1.3.6 В процессе сборки и сварки ответственных сварных конструкций должен осуществляться пооперационный контроль на всех этапах их изготовления. Процент контроля параметров оговаривается технологическим процессом.

Перед сваркой следует проверить правильность сборки, размеры и качество прихваток, соблюдение геометрических размеров изделия, а также чистоту поверхности свариваемых кромок, отсутствие коррозии, заусенцев, вмятин, других дефектов.

В процессе сварки должны контролироваться последовательность операций, установленная техпроцессом, отдельные швы и режим сварки.

После окончания сварки контроль качества сварных соединений должен осуществляться внешним осмотром и измерениями.

Угловые швы допускаются выпуклые и вогнутые, но во всех случаях катетом шва следует считать катет вписанного в сечение шва равнобедренного треугольника.

Осмотр может производиться без применения лупы или с применением её с увеличением до 10 раз.

Контроль размеров сварных швов, точек и выявленных дефектов должен производиться измерительным инструментом с ценой деления 0,1 или специальными шаблонами.

Исправление дефектного участка сварного шва более двух раз не допускается.

Внешний осмотр и обмер сварных соединений должен производиться согласно ГОСТ 3242-79.

1.4 Определение типа производства

Все машиностроительные предприятия, цехи и участки могут быть отнесены к одному из трёх типов производства:

- единичному;

- серийному;

- массовому.

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объёмом их выпуска. Оно отличается универсальностью оборудования и рабочих мест. В сварочном производстве почти полностью отсутствует специальное сварочное оборудование, сборочно-сварочные приспособления и механизмы.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изготавливаемых изделий и большим объёмом выпуска, повторяющимся через определённый промежуток времени партиями.

Технологический процесс в серийном производстве дифференцирован, т.е. разделён на отдельные операции, которые закреплены зa отдельными рабочими местами. Сравнительно устойчивая номенклатура позволяет широко применять специальные сборочно-сварочные приспособления, внедрять автоматизированные способы сварки, а на отдельных участках организовать поточные линии. При этом используется как общецеховой транспорт, так и напольный. Специализация отдельных видов работ требует высокой квалифика­ции рабочих.

В серийном производстве более детально разрабатываются технологические процессы с указанием режимов работ, способов контроля.

Серийное производство значительно эффективнее, чем единичное, т.к. более полно используется оборудование, а специализация рабочих мест обеспечивает производительность труда. В зависимости от числа изделий в партии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Массовое производство характеризуется непрерывным изготовлением узкой номенклатуры изделий в течение продолжительного времени и большим объёмом выпуска. Оно позволяет широко использовать специальное высокопроизводительное оборудование и приспособления. Это обеспечивает высокую производительность труда, лучшее использование основных производственных фондов и более низкую себестоимость продукции, чем в серийном и единичном производстве.

Исходя из массы и габаритов сварной конструкции, а также заданной программы выпуска, с учётом особенностей каждого типа производства выбирается тот или иной тип производства - таблица 1.4.

Таблица 1.4 - Зависимость типа производства от программы выпуска (шт) и массы изделия

1.5 Выбор и обоснование методов сборки и сварки

1.5.1 Сборку сварных конструкций в единичном и мелкосерийном производстве можно производить по разметке с применением простейших универсальных приспособлений (струбцин, скоб с клиньями), с последующей прихваткой с использованием того же способа сварки, что и при выполнении сварных швов.

В условиях серийного производства сборка под сварку производится на универсальных плитах с пазами, снабжёнными упорами, фиксаторами с различными зажимами. На универсальных плитах сборку следует вести только в тех случаях, когда в проекте заданы однотипные, но различные по габаритам сварные конструкции. При помощи шаблонов можно собрать простые сварные конструкции.

В условиях серийного и массового производства сборку под сварку следует производить на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях, которые обеспечивают требуемое взаимное расположение входящих в сварную конструкцию деталей и точность сборки изготавливаемой сварной конструкции в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку.

Кроме того, сборочные приспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышение производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшение качества готовой сварной конструкции.

Собираемые под сварку детали крепятся в приспособлениях и на стендах с помощью различного рода винтовых, ручных, пневматических и других зажимов.

1.5.2 Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

- толщины свариваемого материала;

- протяжённости сварных швов;

- требований к качеству выпускаемой продукции;

- химического состава металла;

- предусматриваемой производительности;

- себестоимости 1 кг наплавленного металла;

Среди способов электродуговой сварки наиболее употребляемыми являются.

- ручная дуговая сварка;

- механическая сварка в защитных газах;

- автоматизированная сварка в защитных газах и под флюсом.

Ручная дуговая сварка (РДС) из-за низкой производительности и высокой трудоёмкости не приемлема в серийном и массовом производствах. Она используется в основном в единичном производстве.

Наиболее целесообразно использование механизированных способов сварки.

Одним из таких способов является полуавтоматическая сварка в углекислом газе, которая в настоящее время занимает значительное место в народном хозяйстве благодаря своим технологическим и экономическим преимуществам.

Технологическими преимуществами являются относительная простота процесса сварки, возможность полуавтоматической и автоматической сварки швов, находящихся в различных пространственных положениях, что позволяет механизировать сварку в различных пространственных положениях, в том числе сварку неповоротных стыков труб.

Небольшой объём шлаков, участвующих в процессе сварки в СО₂ позволяет в ряде случаев получить швы высокого качества

Экономический эффект от применения сварки в углекислом газе существенно зависит от толщины свариваемого металла, типа соединения, расположения шва в пространстве, диаметра электродной проволоки и режимов сварки.

Себестоимость 1 кг наплавленного металла при сварке в углекислом газе всегда ниже, чем при газовой и ручной дуговой сварке.

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,4 мм изделий из стали, толщиной до 40 мм во всех положениях выработка на средних режимах на автоматах в 2-5 раз выше, а на полуавтоматах - в 1,8-3 раза выше, чем при ручной дуговой сварке.

При сварке в углекислом газе проволокой диаметром 0,8-1,4 мм вертикальных и потолочных швов из стали толщиной 8 мм и более и в нижнем положении толщиной более 10 мм проволоками диаметром 1,4-2,5 мм производительность в 1,5-2,5 раза выше, чем при ручной электродуговой сварке.

Производительность сварки в углекислом газе проволоками диаметром 1,4-2,5 мм из стали толщиной 5-10 мм в нижнем положении зависит от характера изделия, типа и размера соединения, качества сборки и др. При этом производительность только в 1,1-1,8 раза выше, чем вручную.

Перечисленные технологические и экономические преимущества сварки в углекислом газе позволяют широко использовать этот метод в серийном и массовом производствах.

Для выполнения швов большой протяженности на металле средних и больших толщин целесообразно применение автоматической сварки под флюсом. При сварке под флюсом вылет электрода значительно меньше, чем при ручной дуговой сварке. Поэтому можно, не опасаясь перегрева электрода и отделения защитного покрытия, в несколько раз увеличить силу сварочного тока, что позволяет резко увеличить производительность сварки, которая в 5-20 раз выше, чем при ручной дуговой сварке, коэффициент наплавки достигает 14-16 г/Ач в некоторых случаях даже 25-30 г/Ач.

Плавление электродного и основного металла происходит под флюсом надёжно изолирующим их от окружающей среды. Флюс способствует получению чистого и плотного металла шва, без пор и шлаковых включений, с высокими механическими свойствами Введение вo флюс элементов-стабилизаторов и высокая плотность тока в электроде позволяет производить сварку металла значительной толщины без разделки кромок. Практически отсутствуют потери на угар и разбрызгивание электродного металла. Процесс сварки почти полностью механизирован. Механизированная сварка под флюсом по сравнению с РДС значительно улучшает условия труда сварщика-оператора, повышает общий уровень и культуру производства [2. C.227-233], [6, с.127-129].

В настоящее время на машиностроительных предприятиях Республики Беларусь всё шире ведутся работы по внедрению в производство сварки в аргоне в смеси с углекислым газом. При сварке в СО₂ проволоками любого диаметра выявляется два вида переноса расплавленного металла, характерные для оптимальных режимов: с периодическими замыканиями дугового промежутка и капельный перенос без коротких замыканий. При сварке в смеси Аr+CQ₂ область режимов сварки с короткими замыканиями дугового промежутка отсутствует. Изменение характера переноса при замене защитной среды можно рассматривать, как улучшение технологического процесса тем более, что оно сопровождается улучшением качественных и количественных характеристик процесса сварки: разбрызгивания и набрызгивания металла на сваривание детали и сопло.

При сварке в углекислом газе на оптимальных режимах на детали набрызгивается примерно 1 г/Ач брызг. Брызги прихватываются к поверхности свариваемого металла и с трудом удаляются металлической щёткой. 25-30% крупных капель привариваются к металлу, и для их удаления необходима работа с зубилом или другими средствами зачистки шва. Существенное уменьшение набрызгивания на детали наблюдается при сварке в смеси Ar+CO₂ как минимум в 3 раза.

При сварке в СО₂ существует область режимов, при которых наблюдается повышение забрызгивания сопла. Для проволоки диаметром 1,2 мм это область составляет 240-270 А, а для диаметра проволоки 1,6 мм – 290-310 А. При сварке в смеси аргона и углекислого газа область режимов большого разбрызгивания практически отсутствует. При забрызгивании сопла ухудшается состояние газовой защиты, а периодическая очистка снижает производительность. Форма провара при сварке СО₂ в округлая и сохраняется в смеси Ar+CO₂ при малых токах. При больших токах в нижней части провара появляется выступ, увеличивающий глубину проплавления, что увеличивает площадь разрушения по зоне сплавления. При равной глубине проплавления площадь провара основного металла в смеси Ar+CO₂ на 8-25% меньше, чем при сварке в СО₂ , что приводит к уменьшению деформации. Наряду со сваркой в смеси аргона с углекислым газом наиболее широкое применение получила сварка в смеси углекислого газа с кислородом. Наличие кислорода в смеси пределах 20-30% уменьшает силы поверхностного натяжения, что способствует более мелкокапельному переносу и более «стойкому» разрыву перемычки между каплей и электродом, что снижает разбрызгивание. Кроме того окисленная капля хуже приваривается к металлу. Окисленные реакции увеличивают количество тепла, выделяемого в зоне дуги, что повышает производительность сварки. Наибольше преимущества сварка в смеси CO₂ +О₂ имеет при повышенном вылете электрода и применением проволок легированных цирконием, например Св08Г2СЦ.

Полуавтоматическую сварку в смеси CO₂ +О₂ производят проволоками диаметром 1,2-1,6 мм проволоками марок Св08Г2С и Св08Г2СЦ с обычным вылетом электрода во всех пространственных положениях.

1.6 Режимы сварки

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляется ещё один параметр - скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход защитного газа.

Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Поэтому, чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки; но также и технологические факторы, как род и плотность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструкционная форма соединения и величина зазора.

1.6.1 Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом являются: сварочный ток, диаметр, скорость сварки.

Расчёт режима сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения, толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюс и способ защиты от протекания расплавленного металла в зазор стыка. Поэтому до начала расчёта следует установить по ГОСТ 8713-79 конструктивные элементы заданного сварного соединения. При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполненного автоматом, не должно превышать 100 мм² .

Для стыковых соединений площадь поперечного сечения шва Аш, мм² определяется по формуле

Аш = 0,75eg + sb, (1.2)

где Аш – площадь поперечного сечения шва, мм² ;

е - ширина шва, мм;

g - усиление шва, мм;

s - толщина шва, мм;

b - зазор , мм.

Сила сварочного тока I, А, определяется по глубине провара из формулы

I = (80...100)h, (1.3)

где I – сила сварного тока, А;

h - глубина провара, мм.

Глубиной провара задаются конструктивно, исходя из толщины металла.

Для однопроходного стыкового шва глубина провара h, мм, выбирается из условия

h = (0,7...0,8)S, (1.4)

где h – глубина провара, мм;

S - толщина свариваемого металла, мм.

Для двухсторонней сварки глубина провара h, мм, выбирается из условия

, (1.5)

где h – глубина провара, мм;

S - толщина свариваемого металла, мм.

и должна составлять не менее 60% толщины свариваемых деталей.

Диаметр сварочной проволоки d, мм, принимается в зависимости oт толщины свариваемого металла в пределах 2...6 мм, а затем уточняется расчетом

, (1.6)

где d - диаметр сварочной проволоки, мм;

I - сварочный ток, А;

i - плотность тока, А/мм²

Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки.

Напряжение на дуге U, В принимается в пределах 32-40 В.

Скорость сварки V_св , м/ч, определяется по формуле

, (1.7)

где V_св - скорость сварки, м/ч;

- коэффициент наплавки, г/Ач;

I - сварочный ток, А;

Аш - площадь сечения, мм² ;

γ - удельная плотность наплавленного металла, г/cm³ .

При сварке постоянным током обратной полярности коэффициент наплавки ,рассчитывается по эмпирической формуле

=11,6 ± 0,4 г/Ач (1.8)

При сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе коэффициент наплавки , определяется по формуле

, (1.9)

где - коэффициент наплавки, г/Ач;

А и В - коэффициенты, значения, которых для флюса АН-384А приведены в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Значения коэффициентов А и В для флюса АН-384А

Скорость подачи проволоки Vпод, м/ч, определяем по формуле

, (1.10)

где Vпод - скорость подачи проволоки, м/ч;

Аш - площадь сечения шва, мм² ;

Аэ - площадь семения электродной проволоки, мм² ;

Vсв - скорость сварки, м/ч.

Скорость подачи электродной проволоки V_под , м/ч, можно также подсчитать следующим образом, по формуле

, (1.11)

где V_под - скорость подачи электродной проволоки, м/ч

αн - коэффициент наплавки, г/Ач;

I - сварочный ток, А;

d - диаметр сварочной проволоки, мм;

γ - удельная плотность наплавленного металла, г/см³ .

1.6.2 Расчёт режимов автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом угловых швов.

Определить площадь сечения Аш, мм, по катету шва, заданного в чертежах, по формуле

, (1.12)

где Аш - площадь сечения, мм

По ГОСТ 14771-76 усиление углового шва q, мм, выполненного в нижнем положении, допускается до 30% его катета, т.е.

, (1.13)

где q - высота усиления шва, мм;

k - катет шва, мм.

Устанавливаем количество проходов на основании того, что за один проход автоматом можно наплавить не более 100 мм² площади шва.

Выбираем диаметр электрода, имея в виду, что угловые швы катетом 3-4 мм можно получить использованием электродной проволоки диаметром 2 мм, при сварке электродной проволокой диаметром 4-5 мм минимальный катет составляет 5-6 мм. Сварочную проволоку диаметром более 5 мм применять не следует, т.к. она не обеспечивает провара корня шва.

Для принятого диаметра проволоки подбираем плотность тока по данным, приведённым в таблице 1.5, и определяем силу сварочного тока I, А, по формуле

, (1.14)

где I_св - сила сварочного тока, А;

d -диаметр сварочной проволоки, мм;

i - плотность тока, А/мм² .

Определить коэффициент наплавки по одной из ранее приведённых (1.8) и (1.9) формул в зависимости от рода тока и полярности.

Зная площадь наплавки за один проход, сварочный ток и коэффициент наплавки, определить скорость сварки V_СВ , м/ч по формуле (1.7).

Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле (1.10).

1.6.3 Выбор режима сварки в углекислом газе, а также в смеси газов производится в зависимости от толщины и свойств свариваемого металла, типа сварного соединения и положения сварного шва в пространстве на основании обобщённых опытных данных [11].

1.7 Выбор сварочных материалов

Общие принципы выбора сварочных материалов характеризуются следующими основными условиями:

- обеспечением требуемой эксплуатационной прочности сварного соединения, т.е. определяемого уровня механических свойств металла шва в сочетании с основным металлом;

- обеспечением необходимой сплошности металла шва (без пор и шлаковых включений или с минимальными размерами и количеством указанных дефектов на единицу длины шва);

- отсутствием горячих трещин, т.е. получением металла шва с достаточной технологической прочностью;

-получением комплекса специальных свойств металла, шва (жаропрочности, жаростойкости, коррозионной стойкости).

Выбор сварочных материалов производится в соответствии с принятым способом сварки.

Выбор и обоснование конкретных типов и марок сварочных материалов следует произвести на основании литературных источников с учётом требований.

В картах технологического процесса для каждой технологической операции (сборка на прихватках, сварка), необходимо указать виды, марки, стандарт на виды и марки, сварочных материалов.

При ручной дуговой сварке конструкционных углеродистых и легированных сталей выбор электродов производится по ГОСТ 9467-75, который предусматривает два класса электродов. Первый класс - электроды для сварки углеродистых и легированных сталей, требования к которым установлены по механическим свойствам наплавленного металла и содержанию в нём серы и фосфора. Второй класс регламентирует требования к электродам для сварки легированных теплоустойчивых сталей и которые классифицируются по химическим свойствам наплавленного металла шва.

ГОСТ 10052-75 устанавливает требования к электродам для сварки высоколегированных сталей с особыми, свойствами. Выбор электродов для сварки этих сталей производится по этому ГОСТу.

Выбор стальной проволоки для механизированных способов сварки производится по ГОСТ 2246-70, который предусматривает выпуск стальной сварочной проволоки для сварки диаметром от 0,3 до 12 мм.

Сварочная проволока для сварки алюминия и его сплавов поставляется по ГОСТ 7881-75.

Выбор флюсов для сварки производится по ГОСТ 9078-81, который предусматривает две группы флюсов:

- для сварки углеродистых низколегированных и среднелегированных сталей (АН-348А, АН-348АМ, ОСЦ-45, АН-60, АН-22, ФЦ-9, АН-64);

- для сварки высоколегированных, сталей (АН-26, АН-22, АН-30, АНФ-14, АНФ-16, АНФ-17, ФЦК-С, К-8).

В качестве защитных газов при сварке применяются инертные газы (аргон, гелий) и активные газы (углекислый газ, водород).

Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется ГОСТ 10157-79 и в зависимости от процентного содержания аргона и назначения делится на аргон высшего, первого и второго сорта.

Гелий поставляется по ГОСТ 20461-75, который предусматривает два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты (99,98% Не) и гелий технический (99,8% Не).

Углекислый газ, предназначенный для свари, соответствует ГОСТ 8050-85, который в зависимости, от содержания СО₂ предусматривает два сорта сварочной углекислоты: первый сорт - с содержанием CQ₂ не менее 99,5%, второй сорт - с содержанием СО₂ не менее 99%.

После обоснования выбора сварочных материалов для принятых в проекте способов сварки необходимо привести в форме таблиц химический состав этих материалов, механические свойства и химический состав наплавленного металла.

1.8 Выбор сварочного оборудования, технологической оснастки,

инструмента

В соответствии с установленным технологическим процессом производят выбор сварочного оборудования. Основными условиями выбора служат:

- техническая характеристика сварочного оборудования, отвечающая принятой технологии;

- наименьшие габариты и вес;

- наибольший КПД и наименьшее потребление электроэнергии;

- минимальная стоимость.

Основным условием при выборе сварочного оборудования является тип производства.

Так, при единичном и мелкосерийном производстве из экономических соображений необходимо более дешевое сварочное оборудование - сварочные трансформаторы, выпрямители или сварочные полуавтоматы, отдавая предпочтение оборудованию, работающему в среде защитных газов с источником питания - выпрямителями.

Для подбора рациональных типов оборудования следует пользоваться новейшими данными справочной и информационной литературы, каталогами и проспектами по сварочной технике, в которых приведены технические характеристики источников питания, сварочных полуавтоматов и автоматов.

При определении расхода электроэнергии её расход вести по мощности источника питания и добавлять к ней 0,3...0,5 кВт на цепь управления автомата, полуавтомата.

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений (оснастки) производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки-сварки узлов. При разработке данного вопроса необходимо учитывать то, что выбор сборочно-сварочных приспособлений должен обеспечить следующее:

- уменьшение трудоёмкости работ, повышение производительности труда, хранение длительности производственного цикла;

- облегчение условий труда;

- повышение точности работ, улучшение качества продукции, сохранение заданной формы свариваемых изделий путём соответствующего закрепления их для уменьшения деформаций при сварке.

Приспособления должны удовлетворять следующим требованиям:

- обеспечивать доступность к местам установки деталей к рукояткам зажимных и фиксирующих устройств, к местам прихватов и сварки;

- обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки;

- должны быть достаточно прочными и жёсткими, чтобы обеспечить точное закрепление деталей в требуемом положении и препятствовать их деформации при сварке;

- обеспечивать такие положения изделий, при которых было бы наименьшее число поворотов, как при наложении прихваток, так и при сварке;

- обеспечивать свободный доступ при проверке изделия;

- обеспечивать безопасное выполнение сборочно-сварочных работ.

При серийном производстве приспособления следует выбирать из расчёта возможностей перестройки производства на новый вид продукции, т.е. универсальные.

Тип приспособления необходимо выбирать в зависимости от программы, конструкции изделия, технологии и степени точности изготовления заготовок, технологии сборки-сварки.

Рабочий и мерительный инструмент выбирается конкретно для каждой сборочно-сварочной операции, исходя из требований чертежа и технических условий на изготовление сварной конструкции.

1.9 Определение технических норм времени на сборку и сварку

Общее время на выполнение сварочной операции Тсв, час, состоит из нескольких компонентов и определяется по формуле:

Tсв=tо+ tп.з.+ tв+ tобс+tп , (1.15)

где Тсв - общее время на выполнение сварочной операции, час;

tп.з. - подготовительно-заключительное время;

tо - основное время;

t_в - вспомогательное время;

t_обс - время на обслуживание рабочего места;

t_п - время перерывов на отдых и личные надобности.

Основное время – это время на непосредственное выполнение сварочной операции. Оно определяется по формуле:

, (1.16)

где - основное время, час;

- коэффициент наплавки, г/А·час;

I_св - сила сварочного тока, А;

- масса наплавленного металла, г.

, (1.17)

где - масса наплавленного металла, г;

- сумма площадей наплавленного металла всех швов, см² ;

- плотность металла, г/см³ ;

- сумма длин всех швов, см.

Рассчитанное основное время сварки может быть проверено по формуле:

, (1.18)

где - основное время, час;

- сумма длин всех швов, см;

- скорость сварки шва, см/час.

Подготовительно-заключительное время включает в себя такие операции как получение производственного задания, инструктаж, получение и сдача инструмента, осмотр и подготовка оборудования к работе и т.д. При его определении общий норматив времени t_п.з. делится на количество деталей, выпущенных в смену. В курсовой работе примем:

t_п.з. = 10% от t_о .

Вспомогательное время включает в себя время на заправку кассеты с электродной проволоки t_э , осмотр и очистку свариваемых кромок t_кр , очистку швов от шлака и брызг t_бр , клеймение швов t_кл , установку и поворот изделия, его закрепление t_изд :

t_в = t_э + t_кр + t_бр + t_изд + t_кл , (1.19)

где t_в - вспомогательное время, мин;

t_э - время на заправку кассеты с электродной проволоки, мин;
t_кр - время на осмотр и очистку свариваемых кромок, мин;

t_бр - время на очистку швов от шлака и брызг, мин;

t_кл - время на клеймение швов, мин;

t_изд - время на установку и поворот изделия, его закрепление, мин;

При автоматической сварке во вспомогательное время входит время на заправку кассеты с электродной проволоки. Это время можно принять равным t_э =5мин.

Время зачистки кромок или шва вычисляют по формуле:

t_кр = L_ш (0,6+1,2(n_c -1)), (1.20)

где t_кр - время на осмотр и очистку свариваемых кромок, мин;

n_с - количество слоёв при сварке за несколько проходов;

L_ш - длина шва в метрах.

Время на установку клейма, t_кл принимают 0,03 мин на 1 знак.

Время на установку, поворот и снятие изделия, t_изд зависит от его массы (таблица 1.7).

Таблица 1.7 - Норма времени на установку, поворот и снятие изделия в зависимости от его массы

Время на обслуживание рабочего места включает в себя время на установку режима сварки, наладку автомата, уборку инструмента и т.д. принимаем равным:

t_обс = (0,06…0,08)·t_о, (1.21)

где t_обс - время на обслуживание рабочего места, час;

- основное время, час.

Время перерывов на отдых и личные надобности зависит от положения, в котором сварщик выполняет работы. При сварке в удобном положении t_п = 0,07·t_о .

1.10 Расчёт количества наплавленного металла, расхода сварочных материалов, электроэнергии

Масса наплавленного металла , (перевести в кг), определяется по формуле:

, (1.22)

где - масса наплавленного металла, г;

- сумма площадей наплавленного металла всех швов, см² ;

- плотность металла, г/см³ ;

- сумма длин всех швов, см.

В пояснительной записке необходимо расчетным путём определить расход электродов, сварочной проволоки, флюса, защитного газа для изготовления одного изделия и годовой программы. При определении расхода электродов учитывается вес наплавленного металла, а также все неизбежные потери металла в процессе сварки на угар и разбрызгивание, в виде электродного покрытия.

Расход электродов при ручной дуговой сварке, G_эл , кг, определяется по формуле:

G_эл = ψ · М_ΣНМ , (1.23)

где G_эл - расход электродов при ручной дуговой сварке, кг

ψ - коэффициент расхода, учитывающий потери электродов на огарки, угар и разбрызгивание металла;

М_ΣНМ - масса наплавленного металла.

Значения ψ для различных типов и марок электродов указаны в литературе [12, с. 71-75] или таблице 1.8 данного методического пособия.

Расход проволоки при автоматической сварке под флюсом или в CO₂ , G_{п p} , кг, определяется по формуле:

, (1.24)

где G_{п p} - расход проволоки при автоматической сварке под флюсом или в CO₂ , кг;

- масса наплавленного металла, кг;

- коэффициент потерь проволоки.

Таблица 1.8 - Коэффициент расхода ψ при различных способах сварки

Для определения расхода флюса учитывается его расход на образование шлаковой корки и неизбежные потери на просыпание при сборке изделия и на распыление.

Расход флюса на изделие G_ф , кг определяется по формуле:

G_ф =ψ_ф · G_пр , (1.25)

где G_ф - масса израсходованного флюса, кг;

ψ_ф - коэффициент, выражающий отношение массы израсходованного флюса к массе сварочной проволоки и зависящий от типа сварного соединения и способа сварки (таблица 1.9);

G_пр - масса расходованной проволоки, кг.

Таблица 1.9 - Коэффициент расхода ψ_ф при сварке под флюсом

Массу расходованного флюса m_{п p} , кг, можно определить и от веса наплавленного металла.

При автоматической сварке расход флюса на изделие G_ф , кг, определяется по формуле:

G_ф = (0,1…1,2) · М_ΣНМ , (1.26)

где G_ф - расход флюса на изделие, кг;

- масса наплавленного металла, кг.

При полуавтоматической сварке расход флюса на изделие G_ф , кг, определяется по формуле:

G_ф = (1,2…1,4) · М_ΣНМ , (1.27)

где G_ф - расход флюса на изделие, кг;

- масса наплавленного металла, кг.

Расход углекислого газа определяется по формуле:

G_СО2 = 1,5 · G_пр , (1.28)

где G_СО2 - расход углекислого газа, кг;

G_пр - масса расходованной проволоки, кг.

Если известна масса наплавленного металла М_НМ одного метра шва, то расход электроэнергии W, кВт·ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:

W = a_э · М_НМ , (1.29)

где W - расход электроэнергии, кВт·ч;

М_НМ - масса наплавленного металла одного метра шва, кг;

a_э - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт·ч/кг.

Для укрупнённых расчётов величину a_э можно принимать равной:

при сварке на переменном токе, кВт·ч/кг 3…4

- при многопостовой сварке на постоянном токе, кВт·ч/кт 6…8

- при автоматической сварке на постоянном токе, кВт·ч/кг 5…8

- под слоем флюса, кВт·ч/к 3…4

Все расчетные данные свести в таблицу 1.10.

Таблица 1.10 - Сводная таблица расхода материалов

1.11 Расчёт количества оборудования и его загрузки

Требуемое количество оборудования рассчитывается по данным техпроцесса.

Определяем действительный фонд времени работы оборудования Ф_д , ч, по формуле:

Ф_Д = (Д_p ·t_n -Д_пр ·t_c ) ·K_пр ·К_с , (1.30)

где Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

Д_р =253 - число рабочих дней;

Д_пр =9 - число предпраздничных дней;

t_п - продолжительность смены, час;

t_c =1 - число часов, на которое сокращен рабочий день перед праздниками (t_c =1час);

К_по =0,95 - коэффициент, учитывающий простои оборудования в ремонте;

К_с - число смен.

Определяем общую трудоёмкость, программы Т_о , н-ч, сварных конструкций по операциям техпроцесса:

, (1.31)

где Т_о - общая трудоёмкость, программы, н-ч;

Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.11.

Таблица 1.11 - Ведомость трудоёмкости изготовления сварных конструкций

Рассчитываем количество оборудования С_р по операциям техпроцесса:

, (1.32)

где С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

Т - трудоёмкость программы по операциям, н-ч;

Ф_д - действительный фонд времени работы оборудования, ч;

К_н - коэффициент выполнения норм (К_н = 1,1... 1,2).

Т=ΣТ_шт ·В, (1.33)

где Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Принятое количество оборудования, С_п , определяем путём округления расчётного количества в сторону увеличения до ближайшего целого числа. Следует иметь в виду, что допускаемая перегрузка рабочих мест не должна превышать 5-6%.

Расчёт коэффициента загрузки оборудования.

По каждой операции:

, (1.34)

где - коэффициент загрузки оборудования;

С_р - количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

С_п - принятое количество оборудования, шт.

Средний по расчёту:

, (1.35)

где - средний коэффициент загрузки оборудования;

- суммарное количество оборудования по операциям техпроцесса, шт;

- суммарное принятое количество оборудования, шт.

Необходимо стремиться к тому, чтобы средний коэффициент загрузки оборудования был возможно ближе к единице. В серийном производстве величина его должна быть не менее 0,75...0,85, а в массово-поточном и крупносерийном - 0,85...0,76, в единичном производстве - 0,8... 0,9 при двухсменной работе цехов.

1.12 Расчёт количества работающих

Определяем численность производственных рабочих (сборщиков, сварщиков). Численность основных рабочих Р_ор , определяется для каждой операции по формуле:

, (1.36)

где Р_ор - численность основных рабочих, ч;

Т_год - годовая трудоёмкость программы по операциям, н-ч;

Ф_ДР - действительный годовой фонд рабочего времени одного рабочего, ч;

К_в - коэффициент выполнения норм выработки (1,1... 1,3).

Т_год = Т_шт ·В, (1.37)

где Т_год - годовая трудоёмкость программы по операциям, н-ч;

Т_шт. - норма штучного времени сварной конструкции по операциям техпроцесса, мин;

В - годовая программа, шт.

Ф_ДР =Ф_Д /К_с , (1.38)

где Ф_ДР - действительный годовой фонд рабочего времени одного рабочего, ч;

Ф_Д - действительный фонд времени работы оборудования;

К_с – число смен.

Число рабочих округляется до целого числа с учетом количества оборудования.

При поточной организации производства число основных рабочих определяется по числу единиц оборудования с учетом его загрузки, возможного совмещения профессий и планируемых невыходов по уважительным причинам. Исходя из этого, определяем суммарное количество основных рабочих Р_о.р .

Определяем численность вспомогательных рабочих Р_вр , по формуле:

, (1.39)

где Р_вр - численность вспомогательных рабочих, чел;

Р_о.р. - суммарное количество основных рабочих, чел.

Определяем численность служащих Р_сл , по формуле:

, (1.40)

где Р_сл - численность служащих, чел;

Р_вр - численность вспомогательных рабочих, чел;

Р_о.р. - суммарное количество основных рабочих, чел.

В том числе численность руководителей (мастеров) Р_рук , по формуле:

, (1.41)

где Р_рук - численность руководителей (мастеров), чел;

Р_сл - численность служащих, чел.

Определяем численность специалистов (технологов) Р_спец , по формуле:

, (1.42)

где Р_спец - численность специалистов (технологов), чел;

Р_сл - численность служащих, чел.

Определяем численность технических исполнителей (табельщиков) Р_{тех.исп.} , по формуле:

, (1.43)

где Р_{тех.исп.} - численность технических исполнителей (табельщиков), чел;

Р_сл - численность служащих, чел.

Результаты расчётов занести в таблицу 1.12.

Таблица 1.12 - Численность работающих

1.13 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Затраты на силовую электроэнергию W_сил , кВт ч., определяем по формуле:

, (1.44)

где W_сил - затраты на силовую электроэнергию, кВт ч.;

ΣN - суммарная мощность электродвигателей, кВт;

Ф_Д - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;

К_о.ср - средний коэффициент загрузки оборудования;

k_o - коэффициент одновременной работы электродвигателей (0,6... 0,8);

КПД_С - коэффициент полезного действия сети (0,95... 0,97);

КПД_У - коэффициент полезного действия электродвигателей (0,8... 0,9).

Расход сжатого воздуха на единицу изделия определяется по операциям техпроцесса, при выполнении которых применяется сжатый воздух, Р_сж , м³ :

Р_{сж =} Р_ч · С_об · П_ц · Т_{шт о.} /60, (1.45)

где Р_сж - расход сжатого воздуха на единицу изделия, при выполнении которых применяется сжатый воздух, м³ ;

Р_ч - часовой расход сжатого воздуха, м³ ;

С_об - число единиц оборудования или приспособлений, потребляющих сжатый воздух, шт;

П_ц - количество пневмоцилиндров, установленных на оборудовании или приспособлениях, шт.,

Т_шт.о. – время операции в течение которой работают пневмоцилиндры, мин.

Для пневмоинструмента Р_ч = 2,5...4,5 м³ .

Для пневмоподъёмников Р_ч = 0.1...0,4 м³ .

Для пневмоцилиндров P_ч = 0.3...0,8 м³ .

1.14 Методы борьбы со сварочными деформациями

Указать конкретные меры по предупреждению деформаций и напряжении при сварке проектируемой сварной единицы или конструкции, обратив при этом внимание на способы закрепления свариваемого изделия, сборочной единицы в приспособлении, равномерный или неравномерный нагрев.

Выбрать правильную последовательность выполнения сборочно-сварочных операций, выбрать рациональную форму подготовки кромок, способ сварки, режимы сварки, если это необходимо, то и вид термической обработки.

1.15 Выбор методов контроля качества

Указать, какие методы контроля качества применяются в зависимости от характера и назначения конструкции, степени её ответственности, конструкции сварных швов и марки свариваемого материала (внешний осмотр сварных швов, гидравлическое испытание, испытание керосином, механическое испытание, радиационные, ультразвуковые, магнитные и др.).

2 Конструкторский раздел

2.1 Описание конструкции балки

Подробно опишите части, из которых состоит сварная конструкция. Опишите назначение сварной конструкции, условия ее работы. Для этого изучите литературу [1, с. 174-182], [2, с. 226-232], [3, с. 204-213].

2.2 Выбор и обоснование металла сварной колонны

Выбор и обоснование производить с учетом следующих требований:

- обеспечение прочности и жесткости при номинальных затратах на изготовление с учетом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;

- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;

- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.

Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1 и таблицы 2 соответственно.

Таблица 1 – Химический состав стали

Таблица 2 – Механические свойства стали

2.3 Расчет и конструирование стержня колонны

Ориентировочно принимаем коэффициент продольного изгиба

j = 0,75…0,85

Определяем требуемую площадь поперечного сечения стержня колонны А_тр , см²

(1)

где N - расчет нагрузки, кН

R_y – расчетное сопротивление металла, кН/см² [1, с. 41]

Так как сечение колонны состоит из двух швеллеров, находим требуемую площадь одного швеллера А¢_тр , см²

(2)

По таблицам сортамента подбираем близкую к требуемой площади, (А¢_тр ) действительную площадь поперечного сечения одного швеллера (А¢_д ) и вписываем геометрические характеристики швеллера:

- № швеллера;

- А¢_д см² ;

- I_х , см⁴ ;

- I_у , см⁴ ;

- r_х , см;

- r_у , см;

- z_о , см.

Определяем действительное значение площади поперечного сечения стержня А_д , см²

А_д =2А¢_д (3)

Определить гибкость стержня колонны относительно оси х-х, l_х

(4)

где I_p – расчетная длина стержня колонны, зависящая от закрепления ее концов, см;

r_x – радиус инерции, см.

По l_х определяем действительное значение коэффициента продольного изгиба j_д [2, с. 248].

Проверяем стержень колонны на устойчивость s, кН/см²

(5)

где у_с – коэффициент условий работы [2, с. 343].

Стержень колонны должен иметь минимальное сечение, удовлетворяющее требованию устойчивости. Недонапряжение и перенапряжение не должно превышать 5 %.

2.4 Расчет конструирования соединительных планок

Определяем расстояния I_в между соединительными планками 2 в соответствии с рисунком 2, см.

I_в =l_в *r_у (6)

где l_в – гибкость одной ветви, l_в =30…40;

r_у – радиус инерции одного швеллера 1 относительно собственной оси, см.

Определяем расстояние между швеллерами (b), исходя из условия равноустойчивости.

Для этого из условия равноустойчивости

(7)

Выражаем гибкость стержня относительно оси у-у, l_у

(8)

Определяем необходимый радиус инерции сечения стержня r¢_y относительно оси у-у, см.

(9)

Определяем расстояние между ветвями колонны b, см. Если полки швеллера расположены внутрь в соответствии с рисунком 3

(10)

Если полки швеллера расположены наружу в соответствии с рисунком 3

(11)

Расчетные размеры (b) округляем до целого четного числа.

Определяем геометрические характеристики сечения стержня.

Момент инерции сечения колонны относительно оси у-у I_у , см⁴

(12)

Если полки швеллера расположены внутрь, то а, см⁴

(13)

Если полки швеллера расположены наружу, то а, см

(14)

Определяем действительное значение радиуса инерции сечения стержня относительно оси у-у, r²_у , см.

(15)

Определяем действительную гибкость стержня колонны относительно осу у-у, l_у

(16)

Определяем приведенную гибкость стержня, l_пр

(17)

Если l_пр £l_х , то сечение стержня подобрано правильно и стержень на устойчивость не проверяем.

Если l_пр ³l_х , то l_пр определяем действительный коэффициент продольного изгиба j_д и производим проверку стержня колонны на устойчивость.

Определяем условную поперечную силу F_усл , кН, возникающую в сечении стержня как следствие изгибающего момента.

Для сталей с s_в до 330 МПа

F_усл =0,2*А_д (18)

Для сталей с s_в до 440 МПа

F_усл =0,3*А_д (19)

Определяем силу Т, срезывающую планку, при условии расположения планок с двух сторон, кН

(20)

Определяем момент М, изгибающий планку в ее плоскости, кН см, при условии расположения планки с двух сторон

(21)

Принимаем размеры планок.

Высота планки d_пл , см.

d_пл =(0,5…0,7)d

Толщина планки S_пл , см.

Причем толщина планки принимаем S_пл = 10…12 мм.

2.5 Расчет сварных швов, прикрепляющих планки к ветвям колонны

Определяем напряжение от изгибающего момента в шве кН/см²

(22)

где W_ш – момент сопротивления сварного шва, см³

(23)

где b - коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет сварного шва, см (К_f =(0,6…0,8)S_пл ), см;

I_ш – длина сварного шва, прикрепляющего планку к стержню колонны, см (I_ш =d_пл +2I_ш ), см.

Определяем напряжение среза в сварном шве , кН/см²

(24)

где А_ш – площадь поперечного сечения сварного шва, см²

Определяем равнодействующее напряжение t_пр , кН/см²

(25)

где R_wf – расчетное сопротивление сварного соединения, кН/см² [1, с.41]

2.6 Расчет и конструирование базы колонны

База служит для распределения нагрузки от стрежня равномерно по площади опирания и обеспечивает закрепление нижнего конца колонны.

База состоит из опорной плиты 3 и 2х траверс 4. Для уменьшения толщины плиты, если по расчету она получилась больше номинальной, ее укрепляют ребрами жесткости. Анкерные болты фиксируют правильность положения колонны относительно фундамента.

Определяем требуемую (расчетную) площадь опорной плиты А_р , см²

(26)

где N – расчетное усиление в колонне, кН;

R_см ⁶ – расчетное сопротивление бетона (фундамента) на смятие,

R_см ⁶ =0,6…0,75 кН/см²

Определяем ширину опорной плиты В, см

В=h+2S_ТР 2С (27)

где h – высота сечения профиля, см;

S_ТР – толщина траверсы, см (S_ТР =1,2S_пл );

С – консольная часть опорной плиты, см

С=10…15 см.

Окончательный размер В_д принимаем согласно ГОСТ 82-70 [2, с. 358].

Определяем длину опорной плиты L, см

(28)

Окончательную длину опорной плиты L_д принимаем по ГОСТ 82-70 [2, с.358] в зависимости от конструкции сечения.

Определяем действительную площадь опорной плиты А_д , см²

А_д =В_д ×L_д (29)

Определяем толщину опорной плиты S_оп.пл. из условия работы ее на изгиб.

Определяем изгибающий момент М₁ на консольном участке 1 по длине 10 мм, в соответствии с рисунком 5, кН×см

(30)

где s_б – опорное давление фундамента, кН/см²

(31)

где А_д – действительная площадь опорной плиты, см² .

Определяем изгибающий момент М₂ на участке 2, опирающемся с четырех сторон, кН×см

М₂ =α×s_б ×h² (32)

где α – коэффициент, зависящий от отношения более длинной стороны к более короткой на участке 2 – таблица 3.

Таблица 3 – Коэффициент для расчета плит, опертых с четырех сторон

Определяем изгибающийся момент М₃ на участке 3, кН×см

М₃ =b×s_б ×h² (33)

где b - коэффициент, зависящий от отношения закрепленной стороны а к незакрепленной стороне h – таблица 4.

Таблица 4 – Коэффициент для расчета плит, опертых с трех сторон

Толщину плиты S_оп.пл. определяем по максимальному из трех изгибающих моментов, мм

(34)

Диаметры анкерных болтов принять конструктивно:

- для шарнирных баз d=20…30 мм.

- для жестких баз d=24…36 мм.

Для жестких баз применяем анкерные плиты 5, которые привариваются к траверсам в процессе монтажа колонны в соответствии с рисунком 6.

Толщина анкерных плиток S_а =30…40 мм.

Ширина плитки b_а применяется в зависимости от диаметра анкерных болтов, мм

b_а =2,2d+(10…20) (35)

Определяем суммарную длину сварных швов SI_ш , прикрепляющих траверсу к ветвям колонны, см

(36)

где b - коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет сварного шва принимается по наименьшей толщине металла по СНиП 11-23-81 (с.48. таблица 38), см.

Определяем высоту траверсы h_тр , см

(37)

2.7. Расчет и конструирование оголовка колонны и ее стыков

Оголовок служит опорой для балок, ферм и распределяет сосредоточенную нагрузку на колонну равномерно по всему сечению стержня.

Давление на колонну передается на опорную плиту, а затем на опорное ребро и через ребро на ветви колонны и далее равномерно распределяется по сечению колонны. Поперечное ребро препятствует скручиванию опорных ребер.

Принимаем толщину опорной плиты оголовка S_о.пл =16…25 мм.

Принимаем толщину опорных ребер S_р =14…20 мм.

Если опорная плита оголовка устанавливается на фрезерованные торцы опорных ребер, то катеты сварных швов, прикрепляющих опорную плиту к опорным ребрам, принимаются конструктивно:

- К_f =6 мм при S_о.пл =16…20 мм;

- К_f =8 мм при S_о.пл =16…25 мм;

С опорных ребер давление на стенку колонны передается через вертикальные угловые швы.

Определяем требуемую длину вертикальных угловых швов I_ш , см

(38)

где b - коэффициент, зависящий от способа сварки;

К_f – катет шва принимается по минимальной толщине металла, см.

Проверяем ребро на срез t, кН/см²

(39)

где А_р – площадь ребра, см² ;

R_s – расчетное сопротивление сдвигу, кН/см²

А_р =2×S_р ×I_ш (40)

2. 8 Выбор способа сварки и методов контроля качества сварных соединений

Для изготовления колонны выбираем и обосновываем способ сварки, исходя из обеспечения высокой производительности и качества изготовления. Выбираем и обосновываем контроль качества сварных соединений.

2. 9 Выбор режимов сварки и сварочного оборудования

Исходя из выбранного способа сварки, необходимо выбрать и обосновать параметры режима.

Критерием оптимального выбора режимов служит максимальная производительность процесса сварки при условии получения требуемых геометрических размеров поперечного сечения шва, регламентированных ГОСТ 14771-76, ГОСТ 5264-80, ГОСТ 8713-79 и достаточно низких потерь металла на угар и разбрызгивание.

Основными параметрами режима автоматической, полуавтоматической сварки под флюсом являются сварочный ток, диаметр, скорость подачи сварочной проволоки, напряжение на дуге, скорость сварки.

Таблица 5 – Режимы сварки

Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного случая.

Определяем скорость сварки, V_св , м/ч

(41)

где α_н – коэффициент наплавки;

I – сила тока, А;

g - удельная плотность (g=7,85 г/см³ );

А_ш – площадь поперечного сечения шва, мм²

(42)

где К_f – катет шва, мм;

q – высота усиления шва, мм.

q=0,3 К_f (43)

определяем скорость подачи сварочной проволоки, V_под , м/ч

(44)

где d – диаметр сварочной проволоки, мм.

Учитывая выбранный способ и режимы сварки, выбираем сварочное оборудование. Рассчитанные диапазоны скоростей уточняем по паспортным данным полуавтомата. Далее описываем принцип работы, конструкцию и техническую характеристику выбранного сварочного оборудования.

Для контроля сварных швов колонны целесообразно выполнить макроанализ, проверить сварные швы на наличие внутренних дефектов. Макроанализ выполняется с помощью контроля и замера размеров сварных швов специальными шаблонами.

Наличие внутренних дефектов можно выявить с помощью ультразвукового или магнитографического методов контроля качества.

3 РАЗДЕЛ ОХРАНЫ ТРУДА

В этом разделе необходимо отразить следующие вопросы:

- производственные опасности при сварке;

- мероприятия по борьбе с загрязнением воздуха;

- меры предохранения от поражения электрическим током;

- меры предохранения от излучения дуги и ожога;

- меры безопасности при эксплуатации баллонов с защитным газом;

- противопожарные мероприятия при сварке;

- мероприятия по борьбе с загрязнением окружающей среды;

- расчёт вентиляции на рабочих местах сборочно-сварочного участка;

- расчёт освещения сборочно-сварочного участка.

3.1 Расчет вентиляции на рабочих местах сборочно-сварочного участка.

Местные отсосы могут быть совмещены с технологическим оборудованием и не связаны с оборудованием. Они могут быть стационарными и нестационарными, подвижными и неподвижными.

При ручной, автоматической и полуавтоматической сварке в среде защитных газов небольших деталей на стационарных рабочих местах рекомендуется принять следующие устройство:

- панели равномерного всасывания;

- столы с подвижным укрытием и со встроенным местным отсосом;

- столы для сварщика с встроенным (верхним и нижнем) отсосом и др.

Столы на стационарных постах и кабине оборудуются панелями равномерного всасывания следующих размеров:

Гп 600х645, Гп 750х645, Гп 900х645 мм.

Часовой объем вытяжки загрязненного воздуха L_в , м³ /ч определяется по формуле

, (2.1)

где L_в - часовой объем вытяжки загрязненного воздуха, м³ /ч;

V – скорость движения воздуха в воздуховоде. (V = 3...4 м³ /ч);

А – площадь сечения воздуховода, м² .

А = 0,25 х А_п , (2.2)

где А – площадь сечения воздуховода, м² ;

А_n – площадь панели, м² .

Подсчитав величину L_в , подбираем вентилятор и тип электродвигателя для местного отсоса.

Типы местных отсосов для сварки под флюсом: щелевой, перфорированный, приближенный, флюсоотсос и др.

Количество воздуха L, м³ /ч удаляемого местным отсосом определяется по формуле

, (2.3)

где L - количество воздуха, удаляемого местным отсосом, м³ /ч;

I – сила сварочного тока, А;

К – коэффициент:

- для щелевого отсоса К=12;

- для двойного отсоса К=16.

Подсчитав величину L, подбираем № вентилятора и тип электродвигателя для местного отсоса.

Рекомендуются вентиляторы высокого давления:

№ 5 - при количестве отсосов до 8;

№ 8 - при количестве отсосов от 8 до 40.

Пример расчета.

Подобрать вентилятор и электродвигатель для местной вытяжной вентиляции сварочного поста при сварке мелких изделий.

Для механизированной сварки в СО₂ панель местного отсоса равномерного всасывания принимается 600х645 мм (А_n ).

Определяем часовой объем вытяжки загрязненного воздуха L_в , м³ /ч по формуле

, (2.4)

где L_в - часовой объем вытяжки загрязненного воздуха, м³ /ч;

V – скорость движения воздуха в воздуховоде, м³ /ч, (V = 3...4 м³ /ч);

А – площадь сечения воздуховода, м² , (А = 0,25А_п ).

А = 0,25А_n = 0,25 х 0,6 х 0,645 = 0,0967 м² ,

L_в = 3 х 0,0967 х 3600 = 1044 м³ /ч.

Выбираем по таблице вентилятор № 2 с воздухообменом 1200 м³ /час, электродвигатель 4А100S2У3

Таблица 2.1 - Данные для выбора центробежных вентиляторов серии ЭВР

3.2 Освещение сборочно-сварочного участка

В сборочно-сварочных цехах целесообразно создание системы общего освещения локализованного или равномерного общего с использованием переносных светильников местного освещения. Уровни освещенности для сварочных работ установлены в соответствии с нормативными документами для люминесцентных ламп Е_ср =150лк., для ламп накаливания Е_ср = 50 лк.

Число ламп Л, необходимых для освещения, подсчитывают по формуле

, (2.5)

где Л - число ламп, шт;

Е_ср – средняя освещенность, лк;

А – площадь помещения, м² ;

F_о – световой поток одной лампы, лм, принимается по таблице 2.3;

η – коэффициент использования светового потока.

Коэффициент η выбираем по таблице 2.2 в зависимости от показателя помещения і

, (2.6)

где і - показатель помещения;

а и в – ширина и длина помещения, м;

Н_р – высота светильников над рабочей поверхностью, м, (Н_р ≈ 5...6 м).

Таблица 2.2 – Значения коэффициента использования светового потока в зависимости от показателя помещения.

Таблица 2.3 – Световые и электротехнические параметры ламп (напряжение 220В)

Примечание - При пользовании таблицей выберите сначала тип ламп.

4 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Расчет материальных затрат

К материальным затратам относятся затраты на сырье, материалы, энергоресурсы на технологические цели.

Материальные затраты (МЗ, руб.) рассчитываются по формуле

(3.1)

где МЗ - материальные затраты, руб.;

Со.м – стоимость основных материалов, руб.;

Св.м – стоимость вспомогательных материалов, руб.;

Сэн – стоимость энергоресурсов, руб.

К основным относятся материалы, из которых изготавливаются конструкции, а при процессах сварки также и сварочные материалы: электроды, проволока, присадочный материал. Стоимость основных материалов c учетом транспортно-заготовительных расходов (Со.м, руб.) рассчитывается по формуле

, (3.2)

где Со.м - стоимость основных материалов c учетом транспортно-заготови-тельных расходов, руб.;

Цм, Цс.пр – цена соответственно металла и сварочной проволоки, руб.;

m_З – масса заготовки, кг;

Нс.пр – норма расхода сварочной проволоки на 1 деталь, кг.;

Ктр – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы, его можно принять в пределах 1,05…1,08.

К числу вспомогательных сварочных материалов относятся флюс, кислород, защитные и горючие газы. Стоимость вспомогательных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов (Св.м, руб.) рассчитывается по формуле

, (3.3)

где Св.м - стоимость вспомогательных материалов с учетом транспортно-заготовительных расходов, руб.;

Цв.м - цена вспомогательных материалов за единицу, руб.;

Нв.м - норма расхода вспомогательных материалов (углекислый газ), кг.

m - количество технологических операций.

Статья «Топливо и энергия на технологические цели» (Сэн, руб.) включает затраты на все виды топлива и энергии, которые расходуются в процессе производства данной продукции (силовая энергия, сжатый воздух) и рассчитывается по формуле

, (3.4)

где Сэн – затраты на все виды топлива и энергии, которые расходуются в процессе производства данной продукции, руб.;

Сэл – стоимость электроэнергии на двигательную силу, руб.;

Ссж.в – стоимость сжатого воздуха, руб.

Затраты электроэнергии на двигательную силу (Сэл, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.5)

где Сэл – стоимость электроэнергии на двигательную силу, руб.;

Цэн – тариф за 1 кВт-ч электроэнергии, руб.;

Нэл – норма расхода электроэнергии на изготовление основной детали, кВт

Затраты на сжатый воздух (Ссж.в, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.6)

где Ссж.в - затраты на сжатый воздух, руб.;

Цсж.в – цена 1м³ сжатого воздуха, руб.;

Рсж.в – потребность в сжатом воздухе для выполнения годовой программы, м³ .

В – годовая программа, шт.;

3 – количество изготавливаемых деталей (1 – основная, 2 – догружаемых), шт.

Подставив значения формул (3.2), (3.3) и (3.4) в формулу (3.1) найдем стоимость материальных затрат.

4.2 Расчёт заработной платы производственных рабочих, отчислений и налога от нее

Этот подраздел предусматривает расчёт основной и дополнительной зарплаты производственных рабочих, отчислений и налога от нее, которые включаются в себестоимость.

Заработная плата производственных рабочих (ЗП, руб.) состоит из 2-х частей:

– основная заработная плата;

– дополнительная заработная плата.

Она рассчитывается по формуле

, (3.7)

где ЗП - заработная плата производственных рабочих, руб.;

ЗПо – основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

ЗПд – дополнительная заработная плата производственных рабочих, руб.

Статья «Основная заработная плата производственных рабочих» включает оплату основных рабочих по сдельным расценкам на основании трудоемкости работ, доплаты за вредные условия труда и премий за производственные результаты работы.

Основная заработная плата производственных рабочих рассчитывается по формуле

, (3.8)

где ЗПо - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

ΣРсд – суммарная сдельная расценка на изготовление детали, руб.;

Кпр – коэффициент премирования;

Кпр = 1,2;

Двр – доплата за работу во вредных условиях труда, руб.

Сдельная расценка (Рсд, руб.) на изготовление детали по всем операциям рассчитывается по формуле

, (3.9)

где Рсд - сдельная расценка на изготовление детали по всем операциям, руб.;

Тст_i – часовая тарифная ставка основного рабочего соответствующего разряда, руб.;

Тшт – норма штучного времени по операциям техпроцесса, мин.;

Результаты расчётов заносим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Сводная ведомость расценок по операциям техпроцесса

Рабочим- сварщикам за работу во вредных условиях труда производится доплата за вредность (Двр, руб.) которая рассчитывается по формуле

, (3.10)

где Двр – доплата за вредность сварщикам, руб.;

Тст₁ – месячная тарифная ставка 1 разряда, руб.;

Твр – время работы во вредных условиях, мин.

Статья «Дополнительная заработная плата производственных рабочих» (ЗПд, руб.) отражает выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное на производстве время (оплата отпускных, компенсаций, выполнение гособязанностей, оплата льготных часов подросткам, кормящим матерям). Размер выплат предусмотрен обычно в пределах до 15% от основной заработной платы и рассчитывается по формуле

, (3.11)

где ЗПд - выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное на производстве время, руб.;

ЗПо - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Кд – коэффициент дополнительной заработной платы.

Подставив значения формул (3.8) и (3.11) в формулу (3.7), найдем заработную плату производственных рабочих.

Отчисления на государственное социальное страхование (Ос.с, руб.) в Фонд социальной защиты населения рассчитываются по формуле

, (3.12)

где Ос.с - отчисления на государственное социальное страхование, руб.;

ЗП - заработная плата производственных рабочих, руб.;

hс.с – норматив отчислений на социальное страхование, действующий на момент выполнения ДП, %.

Отчисления в государственный фонд содействия занятости (Оф.з, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.14)

где Оф.з - отчисления в государственный фонд содействия занятости, руб.;

ЗП - заработная плата производственных рабочих, руб.;

hоф.з – норматив отчислений в государственный фонд содействия занятости, действующий на момент выполнения ДП, %.

Чрезвычайный налог (Нч, руб.) для ликвидации последствий аварии на ЧАЭС рассчитывается по формуле

, (3.15)

где Нч - чрезвычайный налог, руб.;

ЗП - заработная плата производственных рабочих, руб.;

hч – ставка чрезвычайного налога, действующий на момент выполнения ДП,%.

4.3 Расчет полной себестоимости изделия

Перед расчетом полной себестоимости изготовления изделия рассчитывается производственная себестоимость.

Производственная себестоимость (Спр, руб.) включает затраты на производство продукции и рассчитывается по формуле

, (3.16)

где Спр - производственная себестоимость, руб.;

МЗ – формула (3.1);

ЗПо – формула (3.8);

ЗПд – формула (3.11);

Ос.с – формула (3.12);

Оф.з – формула (3.14);

Нч – формула (3.15);

Рпр – общепроизводственные расходы, руб.;

Рхоз – общехозяйственные расходы, руб.

В статью «Общепроизводственные расходы» (Рпр, руб.) включаются расходы на оплату труда управленческого и обслуживающего персонала цехов, вспомогательных рабочих; амортизация; расходы на ремонт основных средств; охрану труда работников; на содержание и эксплуатацию оборудования, сигнализацию, отопление, освещение, водоснабжение цехов и др. Эти расходы рассчитываются в процентах от основной заработной платы производственных рабочих по формуле

, (3.17)

где Рпр - расходы на оплату труда управленческого и обслуживающего персонала цехов, вспомогательных рабочих; амортизация; расходы на ремонт основных средств; охрану труда работников; на содержание и эксплуатацию оборудования, сигнализацию, отопление, освещение, водоснабжение цехов и др., руб.;

ЗПо - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

%Рпр – процент общепроизводственных расходов, %;

%Рпр = 280-500%.

В статью «Общехозяйственные расходы» (Рхоз, руб.) включаются: расходы на оплату труда, связанные с управлением предприятия в целом, командировочные; канцелярские, почтово-телеграфные и телефонные расходы; амортизация; расходы на ремонт и эксплуатацию основных средств, отопление, освещение, водоснабжение заводоуправления, на охрану, сигнализацию, содержание легкового автотранспорта, обязательное страхование работников в Белгосстрахе от несчастных случаев на производстве и профзаболеваний. Эти расходы рассчитываются в процентах от основной заработной платы производственных рабочих по формуле

, (3.18)

где Рхоз - расходы на оплату труда, связанные с управлением предприятия в целом, командировочные; канцелярские, почтово-телеграфные и телефонные расходы; амортизация; расходы на ремонт и эксплуатацию основных средств, отопление, освещение, водоснабжение заводоуправления, на охрану, сигнализацию, содержание легкового автотранспорта, обязательное страхование работников в Белгосстрахе от несчастных случаев на производстве и профзаболеваний, руб.;

ЗПо - основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

%Рхоз – процент общехозяйственных расходов, %;

%Рхоз = 230-350%.

Подставив значения формул (3.1), (3.8), (3.11), (3.12), (3.14), (3.15), (3.17), (3.18) в формулу (3.16), найдем производственную себестоимость.

Полная себестоимость (Спол, руб.) включает затраты на производство и реализацию продукции и рассчитывается по формуле

, (3.19)

где Спол - полная себестоимость, руб.;

Спр – формула (3.16);

Рвн – внепроизводственные расходы, руб.;

Оин.ф – отчисления в инновационный фонд, руб.

В статью «Внепроизводственные расходы» (Рвн, руб.) включаются расходы на производство или приобретение тары, упаковку, погрузку продукции и доставку её к станции, рекламу, участие в выставках. Эти расходы рассчитываются по формуле

, (3.20)

где Рвн - расходы на производство или приобретение тары, упаковку, погрузку продукции и доставку её к станции, рекламу, участие в выставках, руб.;

%Рвн – процент внепроизводственных расходов;

%Рвн = 0,1-0,5%;

Спр - производственная себестоимость, руб.

Отчисления в инновационный фонд (Оин.ф, руб.) рассчитываются по формуле

, (3.21)

где Оин.ф - отчисления в инновационный фонд, руб.;

hин.ф – ставка отчислений в инновационный фонд, действующий на момент выполнения ДП, %;

Спр - производственная себестоимость, руб.;

Рвн - расходы на производство или приобретение тары, упаковку, погрузку продукции и доставку её к станции, рекламу, участие в выставках, руб.

Подставив значения формул (3.16), (3.20), (3.21) в формулу (3.19) найдем значение полной себестоимости изготовления детали.

Результаты расчетов заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2 – Калькуляция себестоимости по сравниваемым вариантам

Отклонения рассчитываются следующим образом:

а) в абсолютном выражении, руб.

(3.22)

б) в относительном выражении

(3.23)

4.4 Сравнение вариантов технологического процесса изготовления детали

Годовой экономический эффект от снижения себестоимости за счет уменьшения расхода (сырья, материалов, топлива, энергии, снижения трудоемкости на операции, сокращения брака и простоя оборудования) рассчитывается по формуле

, (3.24)

где Э – годовой экономический эффект от снижения себестоимости за счет уменьшения расхода;

Спол_ПР , Спол_БАЗ – полная себестоимость детали по проектируемому и базовому вариантам, руб.;

В – годовая программа, шт.

По изготовлению детали можно рассчитать следующие технико-экономические показатели:

– трудоемкость изготовления детали;

– коэффициент использования основных материалов;

– материалоемкость;

– сдельная расценка;

– полная себестоимость изготовления детали;

– годовой экономический эффект.

Материалоемкость (Ме, руб/руб.) рассчитывается по формуле

, (3.25)

где Ме – материалоемкость, руб/руб.;

МЗ - материальные затраты, руб.;

Спол - полная себестоимость, руб.

Основные технико-экономические показатели заносятся в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 – Технико-экономические показатели

Окончание таблицы 3.3.

На этом цель экономической части дипломного проекта достигнута.

Вывод учащийся формулирует по результатам анализа данных таблиц 3.2 и 3.3, указывая причины отклонений калькуляционных статей изготовления детали, годовой экономический эффект и экономическую целесообразность данного дипломного проекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении необходимо отразить конструкторские и технологические мероприятия, разработанные в дипломном проекте, особенно те, которые имеют преимущества по сравнению с базовым вариантом.

Следует особенно уделить внимание вопросам ресурсосберегающих технологий:

- замена основного металла с целью снижения металлоемкости, трудоемкости, расхода сварочных материалов и электроэнергии, увеличения прочности конструкций;

- применение специальных устройств и механизмов, обеспечивающих повышение производительности и качества изготовления сварных конструкций;

- выбор более экономичного способа сварки;

- применение форсированных режимов сварки;

- рациональное размещение оборудования с оптимальным использованием производственной площади.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Блинов А.Н. Сварные конструкции. - М.: Стройиздат, 1990. -350 с.

2 Верховенко Л.В., Тунин А.Н. Справочник- сварщика.: Высшая школа, 1990. - 497 с.

3 Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. -М.: Машиностроение, 1978. - 315 с.

4 Козвяков А.Ф., Морозова Л.Л. Охрана труда в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1990. - 255 с.

5 Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. - М.: . Высшая школа. 1991. -397 с.

6 Михайлов А.И. Сварные конструкции. - М.: Стройиздзт. 1993. - 366 с.

7 Николаев Г.А. Сварные конструкции. - М.: Высшая школа. 1983.-343с.

8 Степанов Б.В. Справочник сварщика. - М.: Высшая школа, 1990.-479с.

9 Э Белоконь В.М- Производство сварных конструкций. - Могилёв. 1998.-139с.

10 Куликов В.П. Технология сварки плавлением. - Мн. Дизайн ПРО; 2000. – 256 с.

11 Потапьевский А. Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. — М.: Машиностроение, 1974. - 233 с.

12 Юрьев 8.П. Справочное пособие по нормированию материалов и электроэнергии для сварочной техники. - М.: Машиностроение. 1972. -150 с.

13 Козьянов А.Ф., Морозова Л.Л. Охрана труда в машиностроении. – М.:Машиностроение, 1998. - 256 с.

14 Браудс М.Э. Охрана труда при сварке в машиностроении – М.: Машиностроение, 1978. - 186 с.

15 Белов С.В., Бринза В.Н. и др. Безопасность производственных процессов: Справочник – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.

16 Основные положения по составу затрат, включаемых в себестоимость продукции (работ, услуг). Утверждены Постановлением Минэкономики, Минфином, Министерством статистики и анализа, Министерством труда. Весник Министерства по налогам и сборам РБ – 2002 №29

17 Карпей Т.В. «Экономика, организация и планирование промышленного производства»: Учеб. пособие. - Мн. Дизайн ПРО, 2004. – 328 с.

18 Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. Лабораторные работы – М.: Машиностроение, 1982. – 151 с.

19 Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. – М.: Машиностроение, 1987. – 458 с.

20 Степанов В.В. Справочник сварщика. – М.: Машиностроение, 1983. – 559 с.

21 Верховенко Л.В., Тукин А.К. Справочник сварщика. – Мн.: Выш. шк, 1990. – 479 с.

22 Блинов А.Н., Ляпин К.В. Сварные конструкции. – М., 1990.

23 Гуляев А.И. Технология и оборудование контактной сварки. – М., 1985.

24 Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. – М., 1991.

25 Михайлов А.М. Сварные конструкции. – М., 1983

26 Прох Л.Ц., Шпаков Б.М., Яворская Н.М. Справочник по сварочному оборудованию. – Киев, 1983.

СТАНДАРТЫ

ГОСТ 10051-75 . Электроды покрытые металлические для ручной дуговой наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами.

ГОСТ 10052-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами. Типы.

ГОСТ 10157-79. Аргон газообразный и жидкий. Технические условия.

ГОСТ 10543-82. Проволока стальная наплавочная. Технические условия.

ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 16130-90. Проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе сварочные. Технические условия.

ГОСТ 2.312-72. ЕСКД. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений.

ГОСТ 20461-75. Гелий газообразный. Метод определения объемной доли примесей эмиссионным спектральным анализом.

ГОСТ 22366-93. Лента электродная наплавочная спеченная на основе железа. Технические условия.

ГОСТ 2246-70. Проволока стальная сварочная. Технические условия.

ГОСТ 23949-80. Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся. Технические условия.

ГОСТ 26101-84. Проволока порошковая наплавочная. Технические условия.

ГОСТ 26271-84. Проволока порошковая для дуговой сварки углеродистых и низколегированных сталей. Общие технические условия.

ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 7871-75. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия.

ГОСТ 8050-85. Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия.

ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 9087-81 Е. Флюсы сварочные наплавленные. Технические условия.

ГОСТ 9466-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия.

ГОСТ 9467-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционные и теплоустойчивых сталей. Типы.

СТБ 1016-96. Соединения сварные. Общие технические условия.

ГОСТ 2246-70 . Проволока стальная сварочная: Технические условия.

ГОСТ 5264-80. Ручная дуговая сварка: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 11533-75 . Автоматическая и полуавтоматическая дуговая сварка под флюсом: Соединения сварные под острыми и тупыми углами: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14771-76. Дуговая сварка в защитном газе: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14776-79. Дуговая сварка: Соединения сварные точечные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 14806-80. Дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов в инертных газах: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 15164-78. Электрошлаковая сварка: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 15878-78. Контактная сварка: Соединения сварные: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 16037-80. Соединения сварные стальных трубопроводов: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ГОСТ 23518-79. Дуговая сварка в защитных газах: Соединения сварные под острым и тупыми углами: Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

ПРИЛОЖЕНИЕ С

Расчет заработной платы производственных рабочих, отчислений и налога от нее

РАСЧЕТ ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ Фамилия И.О.

ГРУППА № 1-Т

Этот раздел предусматривает расчет основной и дополнительной зарплаты производственных рабочих, отчислений и налога от нее, которые включаются в себестоимость.

Расходы на оплату труда рассчитываются по формуле

ЗП=ЗПо+ЗПд, (C1)

где ЗП – расходы на оплату труда, руб.;

ЗПо – основная заработная плата, руб.;

ЗПд – дополнительная заработная плата, руб.

Статья «основная заработная плата производственных рабочих» включает зарплату основных рабочих, занятых непосредственно изготовлением изделий, на основании трудоемкости работ.

Основная заработная плата определяется по формуле

ЗПо = (Рсд3+…+Рсд6) * Кпр+Двр, (C2)

где ЗПо – основная заработная плата, руб.;

Рсд – суммарная сдельная расценка за единицу изделия, руб.;

Кпр – коэффициент премирования, (данные предприятия) = 0;

Двр – доплата а вредные условия труда, руб.

Суммарная сдельная расценка на изготовление единицы изделия определяется

Рсд = Тст*Тштi/60, (C3)

где Рсд – суммарная сдельная расценка за единицу изделия, руб.;

Тст.і – часовая тарифная ставка по разряду выполняемых работ с учетом повышающего коэффициента, руб.;

Тшт.і – штучное время обработки изделия по операиям техпроцесса, мин.

Наименование операции техпроцесса 3-го разряда –

Тст3 третьего разряда = 0руб.

Норма штучного времени Тшт3 = 0мин.

Наименование операции техпроцесса 4-го разряда –

Тст4 четвертого разряда = 0руб.

Норма штучного времени Тшт4 = 0мин.

Наименование операции техпроцесса 5-го разряда –

Тст5 пятого разряда = 0руб.

Норма штучного времени Тшт5 = 0мин.

Наименование операции техпроцесса 6-го разряда –

Тст6 шестого разряда = 0руб.

Норма штучного времени Тшт6 = 0мин.

Доплата за вредные условия труда рассчитываются по формуле

Двр=Тст1*Твр*(0.10…0.31)/100*60, (C4)

где Двр – доплата за вредные условия труда, руб.

Тст1 – тарифная месячная ставка 1 разряда = 0 руб.

Твр – время работы во вредных условиях труда = 0 мин.

Коэффициент в пределах (0.10…0.31) = 0

Двр = 0 руб.

Таблица C.1 – Сводная ведомость расценок по операциям техпроцесса

ОСНОВНАЯ ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА СОСТАВИТ

ЗПо = 0руб

Статья «Дополнительная заработная плата производственных рабочих», отражает выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное в производстве время (оплата отпускных, компенсаций, выполнение гособязанностей, оплата льготных часов подросткам, кормящим матерям). Размер выплат предусмотрен обычно в пределах 10% от основной зарплаты

ЗПд = 0.1-ЗПо (C5)

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА СОСТАВИТ

ЗПд = 0.

ЗАРАБОТНАЯ ПЛАТА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАБОЧИХ СОСТАВИТ

ЗП = 0 руб

Отчисления на государственное социальное страхование (Ос.с, руб) в Фонд социальной защиты населения составляет 35% от общей зарплаты и рассчитываются по формуле

Ос.с=hс.с*ЗП/100, (C6)

где Ос.с - отчисления на государственное социальное страхование, руб.;

hс.с – норматив отчислений;

ЗП – расходы на оплату труда, руб.;

Ос.с=0 руб.

Чрезвычайный налог для ликвидации последствий на ЧАЭС (Нч, руб.) составляет 3% и отчисления в государственный фонд содействия занятости населения (Оф.з) составляют 1%, уплачиваются единым платежом от общей зарплаты и рассчитываются по формулам

Нч = hч*ЗП/100, (C7)

Оф.з = hф.з*ЗП/100, (C8)

где Нч - чрезвычайный налог для ликвидации последствий на ЧАЭС, руб.;

Оф.з - отчисления в государственный фонд содействия занятости населения, руб.;

ЗП – расходы на оплату труда, руб.;

hч, hф.з – нормативы соответственно налога и отчислений, %

Нч = 0руб.

Оф.з = 0руб.

Приложение D

Цены на материалы и энергоресурсы для изготовления детали

Таблица D.1 – Цены на материалы и энергоресурсы для изготовления детали

Приложение E

Тарифные разряды и коэффициенты

Таблица E.1 - Тарифные разряды и коэффициенты

Таблица E.2 - Часовые тарифные ставки для производственных рабочих

Примечание: 1) Месячная тарифная ставка для расчета доплаты за вредные условия труда равна 97504 руб. при курсе USD 2153.