Модернизация технологии сборки и сварки днища легкового автомобиля и днища

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной дипломной работе произведена модернизация технологического процесса сборки и сварки днища автомобиля Ford Focus II.
Разработан и описан технологический процесс сборки, сварки и монтажа на стапеле объемной секции днища с внедрением односторонней сварки на медном ползуне, включая общие требования к изготовлению металлоконструкций, требования к сварочным материалам, прокату. Как показал опыт применения односторонней сварки, что механические свойства швов сварных соединений обеспечивают для получения стыковых швов всех категорий корпусных конструкций из углеродистых сталей.
Выполнен расчет режимов сварочных процессов технологического процесса сборки и сварки днища автомобиля.
В работе приводится сварочное оборудование и материалы, которое применяется при сборки, сварки ...

Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДНИЩУ 7
1.1 Анализ конструкции, назначения и принципа действия 7
1.2 Анализ используемых в изделии материалов 12
1.3 Условия работы конструкции и ТУ на изготовление 14
2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ 18
2.1 Подготовка к сварке деталей конструкции 18
2.2 Использование сборочно-сварочных приспособлений 23
2.3 Сборка конструкции 24
3 ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ДНИЩА АВТОМОБИЛЯ 27
3.1 Обоснование выбора способа сварки 27
3.2 Выбор сварочных материалов 38
3.3 Сварка 40
3.4 Мероприятия, обеспечивающие заданные размеры и форму конструкции 48
3.4.1 Конструктивные методы предупреждения сварочных деформаций 48
3.4.2 Технологические методы предупреждения сварочных деформаций 48
3.5 Выбор сварочного оборудования 50
3.5.1 Оборудование для точечной сварки 50
3.5.2 Оборудование для полуавтоматической сварки 54
3.6 Организация контроля качества 56
3.6.1 Основы ультразвукового контроля 56
3.6.2 Основы ультразвукового контроля 57
3.7 Планирование производственного участка 60
4 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА 62
4.1 Расчет заработной платы 62
4.2 Расчет расхода и затрат основного материала 62
4.3 Расчет капитальных вложений и амортизационных отчислений 62
4.3.1 Расчет сметной стоимости оборудования 62
4.3.2 Расчет капитальной стоимости оборудования 62
4.3.3 Расчет амортизационных отчислений на одно изделие 63
4.4 Расчет электроэнергии на сварку одного изделия 63
4.5 Расчет цеховых расходов 63
4.6 Расчет стоимости вспомогательных материалов 64

4.7 Определение годового экономического эффекта 65
5. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74

ВВЕДЕНИЕ
Целью данного дипломного проекта является улучшение технологического процесса сборки и сварки изделия «Днище легкового автомобиля», с учётом современных требований механизации производства и снижением трудоёмкости его изготовления в условиях серийного производства.
Данное изделие является частью легкового автомобиля Ford Focus II.
В настоящее время наиболее перспективными процессами в сварочном производстве считаются механизация, автоматизация и роботизация процессов сборки и сварки. Для решения задач автоматизации необходим комплексный подход к проблеме. Это означает, что процесс сварочного производства возможен только в том случае, если будет решён весь комплекс задач по автоматизации основных и вспомогательных операций.
Внедрение на сварочном участке автоматического и механиз ированного оборудования, удобных для рабочих приспособлений, увеличивает производительность труда, качество выполненной продукции, позволяет сократить количество персонала и уменьшает влияние «человеческого фактора» на качество выпускаемой продукции.
Технико-экономическое обоснование нового оборудования производится на основе качественного анализа сравнительной экономичности.
Современная промышленность, а особенно её специальные отрасли, предъявляет высокие требования к используемым материалам и сплавам. Требования к сварным соединениям и конструкциям значительно усложнились. Поэтому технология сварки должна обеспечивать сохранение сложных геометрических форм и размеров, а также основных свойств исходного материала, не ухудшая при этом прочность, пластичность, коррозионную стойкость и ряд других свойств.

Перед началом сварочных работ цеховая комиссия в составе мастера по сварке, цехового механика, цехового энергетика, мастера инструментального участка и работника ОТК обязана проверить:- исправность оборудования;- наличие аттестованных контрольно-измерительных приборов; при наличии на стенде указателя скорости сварки с градуированием шкалы, отличающимся от единиц измерения, указанных в настоящем техпроцессе; стенд или автомат должны быть оснащены переводной таблицей, которая составляется цеховым технологом и после проверки заверяется работником ОТК.Результаты приемки стенда и оборудования для сварки заносятся в журнал приемки стендов.Измерение величины тока и напряжения при сварке I производить:- амперметром класса не ниже 2,5 ГОСТ 8711-93 с шунтом класса не ниже 0,5 ГОСТ 8042-93, единица,измерения - ампер (А);- вольтметром класса не ниже 2,5 ГОСТ 8711-93, единица измерения - вольт (В).Измерение скорости сварки при автоматической сварке производить одним из указанных способов:- указателем скорости класса не ниже 1,5 ГОСТ 8711-93, единица измерения - м/час;- указателем скорости сварки с градуированием шкалы, отличающимся от единиц измерения, указанных в настоящем техпроцессе, при этом стенд или автомат должны быть оснащены переводной таблицей, которая составляется цеховым технологом и после проверки заверяется работником ОТК;- амперметром класса не ниже 2,5 ГОСТ 8711-93 с шунтом класса не ниже 0,6, ГОСТ 8042-93 расстояние измерить рулеткой ГОСТ 427-75, время -- секундомером или часами с секундной стрелкой.Проверку показаний приборов и фактической скорости сварки при отсутствии прибора производить перед началом сварочных работ при положениях регулирующих устройств, соответствующих минимальной и максимальной скорости сварки по техпроцессу с помощью рулетки (линейки) и секундомера в присутствии представителя ОТК.При выполнении сварки в Аr необходимо руководствоваться следующим:- сварка в среде аргона выполняется на постоянном токе обратной полярности;- уровень требуемого напряжения при сварке в среде аргона обеспечивается характеристиками источника питания и подлежит контролю в том случае, если установка обеспечена приборами для контроля и аппаратурой регулирования напряжения;- зажигание дуги следует производить на стальной пластине, в разделке или ранее наплавленном металле;- перед началом сварки газопроводящие шланги и горелку необходимо продуть;- гашение дуги должно производиться путем отключения сварочного тока при медленном удалении горелки;При исправлении дефектов в процессе выполнения сварных соединений необходимо соблюдать следующие положения:- при обнаружении трещин сварка должна быть прекращена и может быть возобновлена только после удаления трещин механическим путем и принятие мер, предотвращающих их появление;- число исправлений корневой части шва на одном и том же участке не должно превышать трех;- число исправлений (кроме исправлений корневой части шва) при глубине выборок в пределах номинальной толщины двух слоев шва не ограничивается и не учитывается;- число исправлений при глубине выборок, превышающих номинальную толщину двух слоев шва, на одном и том лее участке не должно превышать трех;- число фиксируемых исправлений дефектов в процессе выполнения сварного соединения и в полностью выполненном сварном соединении не суммируется (учитывается отдельно);В случае проведения неразрушающего контроля в неполном объеме, выборочному контролю подвергают отдельные участки сварных соединений и наплавленных поверхностей или отдельные сварные соединения. Отношение суммарной протяженности (площади) контролируемых участков к общей протяженности сварного соединения (площади наплавленной поверхности) должно быть не менее установленного объемом выборочного контроля.Выбор контролируемых участков или сварных соединений производится службой технического контроля из числа наиболее трудно выполняемых или вызывающих сомнение по результатам предшествующего контроля.В случае обнаружения дефектов при выборочном контроле проводят дополнительный контроль тем же методом в удвоенном объеме с обязательным контролем участков, примыкающим к дефектным.При отрицательных результатах дополнительного контроля проводят сплошной контроль сварного соединения.Выполненные сварные швы подлежат клеймению в соответствии с ГОСТ Р 52630-2006 и инструкцией.Общие требования правил безопасности при проведении сварочных работ изложены в ГОСТ Р 52630-2006. 2ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ ДНИЩА АВТОМОБИЛЯ2.1 Обоснование выбора способа сваркиВ наше время, отталкиваясь от материала, используемого при изготовлении изделия «Днище автомобиля», а это конструкционная углеродистая сталь 08кп существуют четыре основных видов сварки:- Ручная дуговая сварка- Сварка под флюсом- Сварка в защитных газах- Контактная сварка Ручная дуговая сварка. Это - высокоманевренный способ. При ручной дуговой сварке покрытыми металлическими электродами, сварочная дуга горит с электрода на изделие, оплавляя кромки свариваемого изделия и расплавляя металл электродного стержня и покрытие электрода в соответствии с рисунком 2.1. Кристаллизация основного металла и металла электродного стержня образует сварной шов.Рисунок 2.1 - Схема сварки покрытым металлическим электродомЭлектрод состоит из электродного стержня и электродного покрытия Электродный стержень – сварочная проволока; электродное покрытие – многокомпонентная смесь металлов и их оксидов. При сварке высоколегированных сталей сварочные проволоки одной по ГОСТу марки имеют достаточно широкий допуск по химическому составу. Различие типов сварных соединений, пространственного положения сварки и т. п. способствует изменению глубины проплавления основного металла, а также химического состава металла шва. Все это заставляет корректировать состав покрытия с целью обеспечения необходимого содержания в шве феррита и предупреждения, таким образом, образования в шве горячих трещин. Этим же достигаются и необходимая жаропрочность и коррозионная стойкость швов. Применением электродов с фтористокальциевым покрытием, уменьшающим угар легирующих элементов, достигается получение металла шва с необходимым химическим составом и структурами. Уменьшению угара легирующих элементов способствует и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Это снижает вероятность появления дефектов на поверхности основного металла в результате попадания на него брызг.Тип покрытия электрода диктует необходимость применения постоянного тока обратной полярности (при переменном или постоянном токе прямой полярности дуга неустойчива). Тщательная прокалка электродов, режим которой определяется их маркой, способствует уменьшению вероятности образования в швах пор и вызываемых водородом трещин. Возбуждение сварочной дуги. Перед возбуждением дуги следует установить необходимую силу сварочного тока, которая зависит от марки электрода, типа сварного соединения, положения шва в пространстве и др.Зажигание (возбуждение) производиться двумя способами. При первом способе электрод подводят перпендикулярно к месту начала сварки и после сравнительно легкого прикосновения к изделию отводят верх на расстояние 25 мм. Второй способ напоминает процесс, зажигая спички. При обрыве дуги повторное зажигание ее осуществляется впереди кратера на основном металле с возвратом к наплавленному металлу для вывода на поверхность загрязнений, скопившихся в кратере. Применение того или иного способа зажигания дуги зависит от условий сварки и от навыка сварщика.Положение электрода зависит от положения шва в пространстве. Различают следующие положения швов: нижнее, вертикальное и горизонтальное на вертикальной плоскости, потолочное. Сварку вертикальных швов можно выполнять сверху вниз и снизу вверх.В зависимости от размеров сечения швы выполняют однопроходными или однослойными, многопроходными или многослойными. Однопроходная сварка производительна и экономична, но металл шва недостаточно пластичен вследствие грубой столбчатой структуры металла шва и увеличенной зоны перегрева. В случае многослойной сварки каждый нижележащий валик проходит термическую обработку при наложении последующего валика, что позволяет получить измельченную структуру металла шва и соответственно повышенные механические свойства шва и сварочного соединения.Силу сварочного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.Достоинства способа: простота оборудования, возможность сварки во всех пространственных положениях, возможность сварки в труднодоступных местах, быстрый, по времени переход от одного вида материала к другому, большая номенклатура свариваемых металлов.Недостатки способа: большие материальные и временные затраты на подготовку сварщика, качество сварного соединения и его свойства во многом определяются субъективным фактором, низкая производительность (пропорциональна сварочному току, увеличение сварочного тока приводит к разрушению электродного покрытия), вредные и тяжёлые условия труда.Сварка под флюсом. При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом в соответствии с рисунком 2.2.Рисунок 2.2 - Схема сварки под флюсомПод действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.Этот один из основных способов сварки высоколегированных сталей толщиной 3 - 50 мм имеет большое преимущество перед ручной дуговой сваркой покрытыми электродами ввиду стабильности состава и свойств металла по всей длине шва при сварке с разделкой и без разделки кромок. Это достигается отсутствием частых кратеров, образующихся при смене электродов, равномерностью плавления электродной проволоки и основного металла по длине шва (при ручной сварке меньшая скорость плавления электрода вначале его использования и большая в конце изменяет долю основного металла в шве, а значит, и его состав), более надежной защитой зоны сварки от окисления легирующих компонентов кислородом воздуха и др. Хорошее формирование поверхности швов с мелкой чешуйчатостыо и плавным переходом к основному металлу, отсутствие брызг на поверхности изделия заметно повышают коррозионную стойкость сварных соединений. При этом способе уменьшается трудоемкость подготовительных работ, так как разделку кромок выполняют на металле толщиной свыше 12 мм (при ручной сварке свыше 3 - 5 мм). Возможна сварка с повышенным зазором и без разделки кромок стали толщиной до 30 - 40 мм. Уменьшение потерь на угар, разбрызгивание и огарки электродов на 10 – 20 % снижает расход дорогостоящей сварочной проволоки.Однако при сварке под флюсом некоторых марок жаропрочных сталей требование обеспечения в металле шва регламентированного количества ферритной фазы не всегда может быть достигнуто. Это объясняется трудностью получения необходимого состава металла шва за счет выбора только сварочных флюсов и проволок (последние имеют значительные колебания химического состава в пределах стали одной марки) при сварке металла различной толщины (различная форма разделки и, значит, доля участия основного металла в формировании шва).Отличие техники сварки высоколегированных сталей и сплавов от техники сварки обычных низколегированных сталей заключается в уменьшении вылета электрода в 1,5 - 2 раза ввиду повышенного электросопротивления сварочных проволок. Для предупреждения перегрева металла и связанного с этим огрубления структуры, возможности появления трещин и снижения эксплуатационных свойств сварного соединения многослойные швы повышенного сечения рекомендуется сваривать швами небольшого сечения. Это предопределяет использование сварочных проволок диаметром 2 - 3 мм. Аустенитные сварочные проволоки в процессе изготовления сильно наклёпываются и имеют высокую жесткость, что затрудняет работу правильных, подающих и токоподводящих узлов сварочных установок, снижая срок их службы. Легировать шов можно через флюс или проволоку. Легирование через проволоку более предпочтительно, так как обеспечивает повышенную стабильность состава металла шва. При сварке используют безокислительные низкокремнистые фторидные и высокоосновные флюсы, создающие в зоне сварки безокислительные или малоокислительные среды, способствующие минимальному угару легирующих элементов. Остатки шлака и флюса на поверхности швов, которые могут служить очагами коррозии сварных соединений на коррозионно и жаростойких сталях, необходимо тщательно удалять. Тип флюсов предопределяет преимущественное использование для сварки постоянного тока обратной полярности. При этом достигается и повышенная глубина проплавления. Сварка в защитных газах. В качестве защитных используют инертные и активные газы, а также их смеси. Этот способ сварки по сравнению с рассмотренными выше имеет ряд существенных преимуществ. Его можно использовать для соединения металлов широкого диапазона толщин - от десятых долей до десятков миллиметров. При сварке толстых металлов в некоторых случаях этот способ сварки может конкурировать с электрошлаковой сваркой. Схема полуавтоматической сварки представлена на рисунке 2.3.Рисунок 2.3 - Схема полуавтоматической сваркиПрименение инертных газов существенно повышает стабильность дуги. Значительное различие теплофизических свойств защитных газов и применение их смесей, изменяя тепловую эффективность дуги и условия ввода теплоты в свариваемые кромки, значительно расширяют технологические возможности дуги. При сварке в инертных газах наблюдается минимальный угар легирующих элементов, что важно при сварке высоколегированных сталей. При сварке в защитных газах возможности изменения химического состава металла шва более ограничены по сравнению с другими способами сварки и возможны за счет изменения состава сварочной (присадочной) проволоки или изменения доли участия основного металла в образовании металла шва (режим сварки), когда составы основного и электродного металлов значительно различаются. При сварке плавящимся электродом появляется возможность изменения характера металлургических взаимодействий за счет значительного изменения состава защитной атмосферы, например создания окислительных условий в дуге, путем применения смеси газов, содержащих кислород, углекислый газ и др. Этим способом можно выполнять сварку в различных пространственных положениях, что делает ее целесообразной в монтажных условиях по сравнению с ручной дуговой сваркой покрытыми электродами. Сварку в защитных газах можно выполнять неплавящимся вольфрамовым или плавящимся электродом.Вольфрамовым электродом сваривают в инертных газах или их смесях. Для сварки высоколегированных сталей используют - аргон высшего или 1-го сорта по ГОСТ 10157-73. Обычно сварку вольфрамовым электродом технически и экономически целесообразно использовать при сварке для металлов толщиной до 7 мм (при толщине до 1,5 мм применение других способов дуговой сварки практически невозможно из-за образования прожогов). Однако в некоторых случаях, например при сварке неповоротных стыков труб, сварку вольфрамовым электродом применяют на сталях и больших толщин.Высокое качество формирования обратного валика вызывает необходимость применения этого способа и при сварке корневых швов в разделках при изготовлении ответственных толстостенных изделий. В зависимости от толщины стали и конструкции сварного соединения сварку выполняют с присадочным материалом или без него вручную с использованием специальных горелок или автоматически. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Сварку можно выполнять непрерывно горящей или импульсной дутой. Импульсная дуга благодаря особенностям ее теплового воздействия позволяет уменьшить протяженность околошовной зоны и коробление свариваемых кромок, а также сваривать металл малой толщины при хорошем формировании шва. Особенности кристаллизации металла сварочной ванны при этом способе сварки способствуют дезориентации структуры, уменьшая вероятность образования горячих трещин. Однако эта же особенность может способствовать образованию околошовных надрывов при сварке высоколегированных сталей. Для улучшения формирования корня шва используют поддув газа, а при сварке корневых швов на металле повышенных толщин - специальные расплавляющиеся вставки. Для высоколегированных сталей начинает применяться и плазменная сварка. Большое ее преимущество - малый расход защитного газа. Получение плазменных струй различного сечения (круглого, прямоугольного и т. д.) и значительное изменение расстояния от плазменной горелки до изделия значительно расширяют технологические возможности этого способа. Плазменную сварку можно использовать для весьма тонких металлов и для металла толщиной до 12 мм. Применение ее для соединения сталей большой толщины затрудняется возможностью образования в швах подрезов.Сварку плавящимся электродом выполняют в инертных, активных газах или их смесях. При сварке высоколегированных сталей, содержащих легкоокисляющиеся элементы (алюминий, титан и др.), следует использовать инертные газы, преимущественно аргон. При сварке в инертных газах возможен капельный и струйный перенос электродного металла. При струйном переносе дуга имеет наиболее высокую стабильность и значительно улучшается перенос электродного металла в сварочную ванну; практически исключается разбрызгивание металла. Это особенно важно при сварке швов в вертикальном и потолочном положениях.Отсутствие разбрызгивания и связанных с этим очагов коррозии благоприятно при сварке коррозионно-стойких сталей. Однако струйный перенос возможен на токах выше критического, при которых возможно образование прожогов при сварке тонколистового металла. Добавка в аргон до 3 – 5 % кислорода уменьшает величину критического тока. Кроме того, создание при этом окислительной атмосферы в зоне дуги уменьшает и вероятность образования пор, вызванных водородом. Последнее достигается и применением смеси аргона с 15 – 20 % углекислого газа. Это позволяет уменьшить и расход дорогого и дефицитного аргона. Однако при указанных добавках газов увеличивается угар легирующих элементов, а при добавке углекислого газа возможно и науглероживание металла шва. Добавкой к аргону 5 – 10 % азота может быть повышено его содержание в металле шва. Азот, являясь сильным аустенитизатором, позволяет изменять структуру металла шва.Сварка неплавящимся электродом. Замечательная особенность аргонодуговой сварки является стабильность дуги, высокое качество сварных швов, обусловленное хорошей защитой зоны сварки от воздуха, и, что особенно важно, возможность наложения швов, занимающих произвольное положение в пространстве.Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности, электрическая дуга горит между изделием и неплавящимся вольфрамовым электродом. Аргон высшего сорта поступает из сопла, как только произошло зажигание дуги. Присадочный материал вводится в сварочную ванну, независимо от сварочного тока в соответствии с рисунком 2.4. Способ сварки находит широкое применение для всех видов соединения. Рисунок 2.4 - Схема аргонодуговой сварки неплавящимся вольфрамовымэлектродом с присадочной проволокойВольфрамовый электрод следует располагать к изделию под углом 600.