Проектування складально-зварювальної оснастки

Рис.2.6.5 Кутник направляючий

6-Підкладка  під кутник, дана підкладка застосовується для підтримання кутника 120х120х20 мм для підтримання косинки. Покажемо дану підкладку, яка дорівнює товщині металу основної закріплюючої частини на рисунку 2.6.6.

 

 

Рис.2.6.6 Підкладка під кутник

 

7-Кутник 120х120х20 мм, слугує як упор для косинки. Даний кутник має 3 отвори діаметром 20 мм. Покажемо даний кутник на рисунку 2.6.7.

Рис.2.6.7 Кутник 120х120х40

Загальний вигляд кронштейна в остнастці перед зварюванням Показана на рисунку 2.6.6

Рис 2.6.6 Загальний вигляд кронштейна в оснастці

Зварювання виконується в оснастці, механізованим зварюванням в середовищі захисних газів. Зварювання виконується по контуру. При необхідності використовується болтові з'єднання. Враховуючи, що виробництво масове , то  дану роботу буде виконувати 1 робітник-зварник, з кількістю змін - 2

 

 

3. Розроблення складально-зварювальної оснастки.

 

1. Розрахунок сил для закріплення заготовок виробу в пристрої.

 

Розрахуємо обидва притискачі та визначимо геометричні параметри, які необхідно для закріплення.

Знайдемо усадочну силу для двох струбцин:

 

Притискач №1 (для закріплення косинки):

1 Розрахуємо зосереджені сили притиску Q1:

 

Р - усадочна сила, Н; 

 е - ексцентреситет на даній полиці,(9.2 мм);

 L - довжина косинки, (350 мм)

2 Визначаємо внутрішній діаметр гвинта, що враховує крутильний момент:

d==0,0183 м =18,32 мм

Вибираємо зі стандарту ГОСТ 9150-59  гвинт М22,  внутрішній діаметр складає dвнт=19,294 мм а зовнішній  dзов=20,376 мм.

3 Момент затяжки гвинта з плоским торцем:

 

D=0,8d; 

 

r - cередній крок різьби  (r=0,45dзов)

 

4 Визначаємо довжину рукоятки, при зусиллі робітника Р'=100 Н

 

Приймаємо:    l=210мм

5 Діаметр рукоятки гвинта визначаємо з умови міцності:

 

Приймаємо:    діаметр рукоятки 10 мм

6 Визначаємо кількість витків різьби на гайці:

 

 

Приймаємо:

7 Визначаємо висоту гайки при кількості заходів різьби (m=2):

 

S- різьби; для нашого гвинта S=3

8 Визначаємо розміри поперечного перерізу корпусу притискача b*

, В=115 мм

 

 

 

 

 

 

Притискач №2 (для закріплення поперечної полиці):

1 Розрахуємо зосереджені сили притиску Q2:

 

Р - усадочна сила, Н; 

 е - ексцентреситет на даній полиці,(9,4 мм);

 L - довжина косинки, (200 мм)

2 Визначаємо внутрішній діаметр гвинта, що враховує крутильний момент:

d==0,024 м =24 мм

Вибираємо зі стандарту ГОСТ 9150-59  гвинт М30,  внутрішній діаметр складає dвнт=26,211 мм  а зовнішній  dзов=27,727 мм.

3 Момент затяжки гвинта з плоским торцем:

 

D=0,8d; 

 

r - cередній крок різьби  (r=0,45dзов)

 

4 Визначаємо довжину рукоятки, при зусиллі робітника Р'=100 Н

 

Приймаємо:    l=380 мм

5 Діаметр рукоятки гвинта визначаємо з умови міцності:

 

Приймаємо:    діаметр рукоятки 12 мм

6 Визначаємо кількість витків різьби на гайці:

 

 

Приймаємо:

7 Визначаємо висоту гайки при кількості заходів різьби (m=1):

 

S- різьби; для нашого гвинта S=3

8 Визначаємо розміри поперечного перерізу корпусу притискача b*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Обґрунтування вибору та розрахунок несучих конструкцій, упорів, опор та притискачів розроблюваної складально-зварювальної оснастки.

 

Під час проектування скадально-зварювальних пристоїв необхідно розглядати декілька варіантів вирішення однієї і тієї ж задачі з метою її оптимізації та функціональними ознаками. До таких показників відносять:

- точність виготовлення  конструкції;

- взаємозамінність зварних  вузлів;

- надійність;

- висока якість зварних  з'єднань;

- продуктивність;

- безпека експлуатації;

- технологічність;

- ремонтну спроможність;

У загальному випадку конструкція складально-зварювального пристрою включає несучі елементи (корпус, каркас, рама, опорна  балка, плита); установочні елементи (опори, упори,установочні пальці, оправки, призми, знімні шаблони), притискачі, поворотні механізми та допоміжні деталі та вузли.

Несучі елементи являють собою опорні конструкції оснастки, які призначені для сприйняття ваги виробу та сил, які виникають в процесі складання та зварювання. Опорні конструкції оснастки повинні мати достатню міцність та жорсткість, а також повинні бути компактні та незначної ваги. Вибір конструкції несучого елементу пристрою залежить від геометричної форми та ваги виробу.

В якості несучих елементів, ми обираємо складально-зварювальний стіл, на якому буде розташований наш кронштейн під час складання вузлів, додаванням спеціальної оснастки та зварювання. Сам стіл складається з 4-х опорних ніжок та лист металу з спеціальними отворами. Сам лист кріпиться до ніжок. Отвори, які знаходяться в листі розташовані синхронно та рівномірно на одній і тій ж відстані тим самим полегшуючи кріплення виробу до листа та в цілому до столу.

Установочні елементи (фіксатори) - це опорні елементи, що утворюють базові поверхні пристрою та забезпечують фіксування необхідного положення заготовки в пристрої при складанні вузла у відповідності з правилом 6ти опорних точок. Вибір конструкції установочних елементів виконується з урахуванням забезпечення необхідної точності, зручності установлення заготовок, вільного доступу до прихваток та зварювання,вивільнення звареного виробу та достатньої міцності та жорсткості.

В якості установочних елементів, ми обираємо (як мінімум) 2 пальці та кутник. Пальці встановлюється в отвори виробу і столу, тим самим утворюють прижим виробу до столу та його, аби деталь не утворювала крутні моменти. Кутник (30х15)  слугує як опора виробу та вирівнюючим елементом для основної частини та косинки, аби була рівномірність по всій довжині виробу.

Притискачі призначені для надійного закріплення установлених в пристроях заготовок. Вибір конструкції притискачів здійснюється  з урахуванням наступних вимог:

- забезпечення необхідного  напрямку дії сили притиску  заготовок;

- забезпечення розрахункової  сили притиску заготовки протягом  процесу складання та зварювання;

- швидкодія притискних  механізмів;

- вільний доступ до  місць постановки прихваток зварювання швів;

- зручний доступ для  притискачів для приведення їх  в дію;

- зручність та безпека  експлуатації;

- можливість вивільнення  звареного виробу з пристрою;

В якості притискачів, ми обираємо спеціальний горизонтальний притискач упор та 2 струбцини. Горизонтальний притискач - упор слугує для вирівнювання поперечної полиці та рівномірного притиску її до косинки для точності контакту. Струбцини (гвинтові притискачі)- слугують для притискання косинки та поперечної полиці зверху до основної частини, аби не утворився прогин та зменшення зварювальних деформацій.

 

 

3.3 Технологічність  та точність пристроїв

 Основою технологічності конструкції пристрою є простота конструктивних форм її деталей, компактність конструктивних форм її деталей, компактність конструкції в цілому та максимальна її нормалізація. Компактність пристрою визначається його габаритами, що впливає на витрати матеріалу та на обсяги обробки. Тому при розробці пристрою необхідно прагнути до зменшення кількості деталей та габаритів пристрою. При конструюванні деталей необхідно надавати їм такі форми, які при виготовленні деталей необхідно надавати їм такі форми, які при виготовленні не потребували б складних технологічних процесів. В центрі уваги повинно стояти завдання раціонального використання та економії матеріалів. Важливим технологічним фактором, який впливає на собівартість пристрою, є точність та чистоти обробки його деталей. Рекомендовано уникати високої точності та чистоти обробки поверхонь деталей там де це не обумовлено умовами роботи або виготовлення. Механічну обробку фіксаторів та притискачів виконують по 3 та 4 класам точності.

Точність виготовлення пристроїв залежить від їх призначення та точності виготовлення зварного виробу. На відхилення розмірів зварних виробів впливає точність виготовлення конструктивних деталей, їх деформації при складанні та зварюванні, похибки при виготовленні конструктивних елементів та їх монтажі.

По точності виготовлення розрізняють наступні групи  конструктивних елементів пристосувань:

- несучі елементи для  закріплення на них фіксаторів  та притискачів;

- фіксуючі елементи;

- притискні елементи;

Несучі конструкції оснастки повинні бути достатньої жорсткості. Допустимий прогин опорної балки кондуктора визначається в залежності від допусків на залишковий прогин виробу і повинен бути меншим від цієї величини.

При фіксуванні двома отворами заготовка одним отвором установлюється на циліндричний палець, а іншим на ромбовидний.

 

 

Бокове зміщення циліндричного пальця в отворі приймають рівним половинні максимального зазору між циліндричним пальцем та отвором. Максимальний зазор включає гарантований зазор та допуски на циліндричний палець і діаметр отвору.

Притискачі потрібно розміщувати навпроти упорів або поблизу них. Конструкції притискачів та упорів повинні відповідати умовам міцності та жорсткості. В одному пристосуванні повинно бути не більше двох типів притискачів.

Отож, щодо обрання технологічності та точності пристроїв, то ми відштовхуємося від типу масового виробництва, від вільного доступу до зварних з'єднань, раціонального закріплення всіх елементів конструкції їх геометричного положення. З цим ми спробували з мінімізувати кількість оснастки для виготовлення кронштейну, тим самим забезпечивши вільний доступ, точність розмірів та необхідні механічні зусилля, які під час встановлення і експлуатації зберегли необхідну нам точність та не сприяли утворенню деформацій та напружень. Використання пальців, струбцин, кутника і горизонтального притискача повністю задовольняє нашим вимогам для зварювання в оснастці нашого кронштейна. З вибором даних пристроїв та простотою їх використання є можливість використовувати менш кваліфікований персонал з високими якісними характеристиками та ще враховуючи при масовому виробництві.

 

Розроблена схема базування виробу використовується для компонування складального або складально-зварювального пристрою у вигляді креслення.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.4 Опис та компонування конструкції та роботи складально-зварювального пристрою.

 

 

В якості опису та компонування конструкції і роботи складально - зварювального пристрою, користуючись загальним описом всіх елементів оснастки необхідно врахувати наступні положення:

1-вільний доступ до  зварних з'єднань та універсальність оснастки;

2-врахування розташування  виробу та вільний доступ розміщення до нього складально-зварювального пристрою

3-точність розташування  оснастки відносно виробу та  необхідні зусилля для здійснення прижимів, тощо;

Враховуючи, ці положення покажемо один з варіантів розташування оснастки відносно кронштейну на рисунку 3.4.1

Рис.3.4.1 Розташування оснастки відносно кронштейну

Як ми бачимо відстань між оснасткою відносно одна  одної та виробу є раціональна та доступна для встановлення, складання, експлуатації, переміщення та швидкого вивільнення пристроїв з виробу та столу.

Покажемо варіант розміщення оснастки на певній відстані одна відносно іншої (без кронштейну) з урахуванням розмірів та технічні характеристики оснастки на рис.3.4.2

Рис 3.4.2 Розташування та технічні х-ки оснасти з розмірами

Зробимо короткий опис роботи складально-зварювальних пристроїв (вся послідовність дій виконується згідно розташуванням на кресленні та технологічним процесом):

Після встановлення столу, спочатку ставимо кутник і закріплюємо його зі столом. Потім розташовуємо елементи кронштейну та робимо притиск горизонтальним притискачем полицю та косинку. Після цього в отвори встановлюємо пальці. Далі встановлюємо з обох боків виробу струбцини і закріпивши в столі за допомогою рукоятки робимо повороти за годинниковою стрілкою тим самим роблячи прижим  елементів конструкції. Всі трудомісткі дії, які пов'язані з оснасткою необхідно виконувати вручну і намагатися повністю і точно задати достатню сили притиску всіх елементів кронштейну. 

 

Висновок:

 В даному курсовому  проекті, Я виконав проектування  складально-зварювальної оснастки  для кронштейну. Провів конструктивно-технологічний  аналіз виробу, основного металу, обгрунтував спосіб зварювання, розрахував режими зварювання стягуючі та розпірні зусилля та обрав устаткування для зварювання при цьому враховуючи тип масового виробництва.

Після цього привів приклади оснастки, її вимоги, особливості і довів її доцільність при використанні та виготовленні виробу. Провів схему базування всіх елементів виробу та показав, обгрунтувавши, оснастку яку як варіант доцільно використовувати для нашого виробу та по елементарно описав принцип дії кожного з пристроїв навів схему технологічного процесу послідовно показавши всі операції з використанням оснастки.

Провів теоретичний розрахунок елементів оснастки (струбцин) та виконав перевірку та доцільність їх використання. Показав технологічність виготовлення виробу та вимоги і умови експлуатації вибраних пристроїв. Виконав комп'ютерне проектування оснастки за допомогою програм Solid Works 2014 та АСКОН Компас тим самим візуально показавши сам проект складально-зварювальної оснастки відносно кронштейну.