Файл: Э. Э. Гертнер к т. н., доцент.pdf

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Российский государственный профессионально–педагогический университет»
Институт инженерно-педагогического образования
Кафедра инжиниринга и профессионального обучения в машиностроении и металлургии
К ЗАЩИТЕ ДОПУСКАЮ:
Заведующий кафедрой ИММ
_____________ Б.Н.Гузанов
«____»_____________2019 г.
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ И СВАРКИ СТЕЛЛАЖА
ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО СКЛАДА
Исполнитель: студент группы СМ-401п
____________
Э.Э. Гертнер
Руководитель: к.т.н., доцент
___________
Н.И. Ульяшин
Нормоконтролер: к.т.н., доцент
___________
Д.Х. Билалов
Екатеринбург 2019

Изм. Лист
№ докум.
Подпись Дата
Лист
2
Разраб.
Гертнер Э.Э.
Провер.
Ульяшин Н.И.
Н. Контр.
Билалов Д.Х.
Утверд.
Гузанов Б.Н.
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
СБОРКИ И СВАРКИ СТЕЛЛАЖА
ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО СКЛАДА
Литер
Листов
ФГАОУ ВО РГППУ, ИИПО. каф. ИММ, гр. СМ-401п
РЕФЕРАТ
Дипломная работа содержит 78 листов машинописного текста, 24 таб- лицы, 18 рисунков, 30 использованных источников литературы, графическую часть на 6 листах А1.
Ключевые слова выпускной квалифицированной выпускной работы:
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС СБОРКИ И СВАРКИ СТЕЛЛАЖА, БАЛ-
КА КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЯ, СБОРОЧНОЕ И СВАРОЧНОЕ ОБОРУДО-
ВАНИЕ, ВИД СВАРКИ, РЕЖИМЫ СВАРКИ, СВАРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ,
АНАЛИЗ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ СТАНДАРТОВ, ПЕРЕПОДГОТОВКА
РАБОЧИХ, УЧЕБНЫЙ ПЛАН, ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН, ПЛАН-
КОНСПЕКТ.
Гертнер Э.Э. Разработка технологии сборки и сварки стеллажа для про- мышленного склада / Э.Э. Гертнер; Рос. гос. проф.-пед. ун-т, Ин-т инж.-пед. образования, Каф. Инжиниринга и профессионального обучения в машино- строении и металлургии. – Екатеринбург, 2019 – 78 с.
1. Тема выпускной квалификационной работы «Разработка технологии сборки и сварки стеллажа для промышленного склада».
2. Целью дипломного проекта является разработка технологического процесса изготовления стеллажа для промышленного склада из балок короб- чатого сечения с использованием автоматической сварки под флюсом.
3. В дипломном проекте в технологической части на основе базового ва- рианта разрабатывается технологический процесс изготовления стеллажа, включающий автоматическую сварку под флюсом; методическая часть – про- ектирование программы переподготовки сварщиков, которые в дальнейшем смогут осуществлять спроектированную технологию производства стеллажа.
4. Результаты данной работы могут быть использованы при изготовле- нии стеллажа для промышленного склада из балок коробчатого сечения.

3
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ................................................................................................................. 5 1 Техническая часть .............................................................................................. 7 1.1 Назначение изделия ............................................................................................ 7 1.1.1 Характеристика материала изделия ............................................................... 8 1.1.2 Особенности и условия эксплуатации ........................................................... 8 1.1.3 Выбор листового металла .............................................................................. 11 1.1.4 Химический состав и механические свойства стали 16ГС ........................ 11 1.2 Характеристика свариваемости стали ............................................................. 12 1.2.1 Особенности сварки конструкционной низколегированной стали .......... 14 1.3 Выбор способа сварки ...................................................................................... 15 1.3.1 Ручная дуговая сварка покрытым электродом ............................................ 15 1.3.2 Сварка под флюсом ........................................................................................ 17 1.3.3 Сварка в защитных газах ............................................................................... 21 1.4 Выбор способа сварки и сварочных материалов ........................................... 25 1.5 Описание технологического процесса изготовления заданной сварной конструкции ............................................................................................................. 27 1.6. Расчёт режимов сварки .................................................................................... 29 1.6.1 Сварное соединение Т1, выполняемое сваркой под флюсом .................... 30 1.6.2 Расчёт параметров режима прихваток ......................................................... 32 1.6.3 Расчет режимов для сварки под флюсом соединения Т1 .......................... 34 1.6.4 Сварное соединение С2, выполняемое дуговой сваркой в среде защитных газов .......................................................................................................................... 37 1.6.5 Расчёт режимов сварки в среде защитных газов ........................................ 38 1.7 Оборудование для сборки-сварки стеллажа ................................................... 44 1.7.1 Заготовительные операции............................................................................ 44 1.7.2 Оборудование, приспособления, инструмент для выполнения заготовительных операций ..................................................................................... 45 1.7.3 Оборудование для сварки .............................................................................. 51

4
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1.8 Контроль качества изделия .............................................................................. 56 1.8.1 Визуальный осмотр ........................................................................................ 57 1.8.2 Условия контроля и технические средства ................................................. 57 1.8.3 Квалификация персонала .............................................................................. 58 2 Методический раздел ....................................................................................... 59 2.1 Сравнительный анализ профессиональных стандартов ............................... 59 2.3 Разработка учебного плана программы переподготовки по профессии
«Оператор автоматической сварки плавлением» ................................................ 66 2.4 Разработка учебной программы предмета «Спецтехнология» .................... 67 2.5 Разработка план-конспекта урока теоретического обучения ....................... 68
Заключение .......................................................................................................... 74
Список используемых источников .................................................................... 75
Приложение ......................................................................................................... 78

5
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
ВВЕДЕНИЕ
Полуавтоматическая и автоматическая сварка, позволяющая произвести процесс неразъемного соединения металлов, в современном мире находит широкое и все возрастающее применение во всех промышленно развитых странах мира. Экономическое развитие в нашей стране, как известно, основы- вается на научно-техническом прогрессе, приоритетными направлениями ко- торого являются комплексная механизация и автоматизация производствен- ных процессов, широкое внедрение в производство новых конструкционных материалов и высокоэффективных технологических процессов, рациональное использование материальных и энергетических ресурсов.
В реализации этих направлений в машиностроении, строительстве, транспорте и других отраслях значительная роль отводится прогрессивным технологиям сварки и родственным процессам.
Известно около семидесяти способов сварки, с применением которых создаются монолитные соединения металлов, неметаллов, а также разнород- ных материалов толщиной от десятка микрометров до нескольких метров при производстве автомобилей, подвижного состава железных дорог, энергетиче- ской и химической аппаратуры и многих других сварных конструкций как от- ветственного, так и неответственного назначения.
В представленной выпускной квалификационной работе разрабатывает- ся технология сборки и сварки стеллажа для промышленного склада из балок коробчатого сечения.
Стеллажи - металлические конструкции неответственного назначения, являются складским оборудованием, которое предназначается для хранения объектов промышленного и бытового видов, грузов разнообразных типов с классическими и нестандартными габаритами.
Объектом проектирования является технологический процесс сборки и сварки стеллажа для промышленного склада.

6
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Предметом проектирования является процесс сборки и сварки стеллажа для промышленного склада.
Целью дипломного процесса является разработка технологического процесса сборки и сварки стеллажа с использованием автоматической и меха- низированной сварки.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие за-
дачи:
- разобрать из каких частей состоит стеллаж;
- выбрать и проанализировать сталь для данной конструкции;
- подобрать и обосновать проектируемый способ сварки металлокон- струкции;
- произвести необходимые расчеты режимов сварки;
- выбрать и обосновать сборочное и сварочное оборудование;
- разработать технологию сборки-сварки стеллажа;
- разработать программу обучения электросварщиков для выбранного способа сварки.
Разрабатываемый технологический процесс сварки должен не только обеспечивать получение надёжных сварных соединений и конструкций, отве- чающих всем эксплуатационным требованиям, но должен также допускать максимальную степень механизации и автоматизации производственных про- цессов изготовления изделий.

7
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1 Техническая часть
1.1 Назначение изделия
Изделие - «Стеллаж для промышленного склада» используют для вре- менных складов, хранения конструкций и оборудования, перетранспортиров- ки, изготавливают из балок коробчатого сечения.
Балка коробчатого сечения представляет собой сварную конструкцию из четырёх металлических пластин, сваренных между собой с образованием за- мкнутого контура. Подобные конструкции нашли широкое применение в строительной отрасли в качестве различных видов опор и несущих конструк- ций. Преимущество применения балок коробчатого профиля заключается в том, что металл балки более полно работает при различного рода изгибах (по сравнению с цельнометаллической балкой), имея при этом сравнительно не- большую массу.
Рисунок 1 – Стеллаж из балок коробчатого сечения
Для изготовления данной конструкции принимаем сталь – 16 ГС.

8
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1.1.1 Характеристика материала изделия
Маркировка стали 16ГС говорит о ее химических составляющих. ГОСТ
5058-65 оговаривает следующие буквенные обозначения для легирующих до- бавок, входящих в состав сплава:
• «Г» - марганец;
• «С» - кремний;
Первая цифра означает содержание углерода в процентах. Цифры после букв, соответствующих легирующим добавкам – их процентное количество в данной марке стали. Исходя из всего вышесказанного можно расшифровать сталь 16ГС по ГОСТ как сплав, содержащий 0,16% углерода, марганец и кремний, количество которых не превышает 1%.
1.1.2 Особенности и условия эксплуатации
Балка изготавливается из конструкционной низколегированной каче- ственной кремнемарганцовистой стали марки 16ГС. Условия эксплуатации конструкции нормальные, интервал рабочих температур от -30 до +50 °C.
Конструкция должна выдерживать предельно допустимые нагрузки в течение расчетного срока службы, обеспечить долговечность и надежность, предусматривать возможность технического освидетельствования, ремонта и контроля металла в соединении.
Качество сварных конструкций определяется:
- рациональной конструкцией;
- качеством основного материала; качеством сварочных материалов;
- качеством сборки детали;
- качеством подготовки поверхности деталей под сварку;
- уровнем разработанного технологического процесса, степенью автома- тизации сборочно-сварочных операций;
- квалификацией сварщиков, операторов и наладчиков, общей культурой производства;

9
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
- качеством сварного шва: т.е. выполненного без дефектов, в соответ- ствии требованию прочности, плавным переходам к основному материалу.
Входящие детали под сварку должны удовлетворять требованиям чер- тежа. Свариваемые кромки деталей в местах наложения швов и прилегающие к ним кромки шириной не менее 20 мм в каждую сторону должны быть очи- щены от окалины, ржавчины, краски, масла смазки и других загрязнений до металлического блеска. Контроль размеров зачистки осуществляется линей- кой измерительной металлической или штангенциркулем.
Детали, подготовленные под сварку, не должны иметь острых кромок и после штамповки должны быть очищены от масла, жира, грязи моющими рас- творами.
Под технологичностью понимают конструктивные оптимальные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие с минимальными затратами материала, труда, времени [2].
Конструкцию можно считать технологичной, когда:
- материал обладает хорошей свариваемостью, не склонен к образова- нию холодных и горячих трещин, охрупчиванию, не чувствителен к образова- нию закаленных структур, малая склонность к красноломкости, хладноломко- сти, жаропрочен, коррозионностойкий;
- конструкция изделия позволяет применять механизацию и автоматиза- цию сборки, сварки и транспортных операций;
- конструкция может обеспечить свободный подход электродов к месту сварки. т.е. тип соединения - открытый.
На основании вышеизложенного делаем вывод, что конструкция техно- логична.
Количество конструкционных элементов – 4.
Габаритные размеры всех конструкционных элементов:

10
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Таблица 1 - Ведомость сборочных единиц балки
Название сбо- рочной едини- цы
Количе- ство де- талей, шт
Эскиз сборочной единицы и габаритные раз- меры, мм
Масса элемен- тов, кг
Верхняя полка
2 6000х152х6 85,4
Боковая стенка 2 6000x288x6 161,7
Определяем, какие швы являются основными (то есть, несут эксплуата- ционную нагрузку) а какие вспомогательными. Описываем технологические требования ко всем швам, их длину и конфигурацию. Заполняем таблицу 2
Таблица 2– Сварные швы
№ шва
Вид шва
Характеристики шва (длина шва), мм
1-4
Тавровое соединение
24000
Определяем количество конструкционных элементов. Указываем необ- ходимые: габаритные размеры всех конструкционных элементов, толщину металла, массу элементов и конструкции в целом. Данные вношу в таблицу 1.
Масса элементов М
, кг, рассчитывается по формуле:
М = а ∙ в ∙ с ∙ ???? кг,
(1) где а - длинна элемента, см; в – ширина элемента, см; с – высота элемента, см;
???? – плотность стали, равная 7,8 г/см
3