Производство кранов шаровых

ВВЕДЕНИЕ

 

Развитие науки, масштабы практического использования ее результатов в настоящее время становится важнейшим фактором повышения эффективности промышленного производства.

Вместе с тем, практическое использование новейших достижений технологии часто затрудняется недостаточной осведомленностью с ними широких кругов инженеров, занятых непосредственно трудом на производственных предприятиях и не имеющих возможности для систематического ознакомления, для обеспечения производства необходимо знать наиболее важные положения в современной технологической науке, имеющей непосредственное отношение к каждодневной практике технолога механического производства.

Производство машин является сложным процессом, в ходе которого из исходного сырья и заготовок изготавливают детали и собирают машины. В решении этих сложных задач большую роль играет технология машиностроения. При этом решаются задачи, связанные с выбором исходных заготовок, термической обработкой заготовок, формированием технологических операций, выбором оборудования, технологической оснасткой и типом производства.

В наш век рыночных отношений для успешной работы предприятия необходимо его постоянное развитие. С этой целью на предприятии ООО «Яргазарматура» в г.Ярославль, специалисты провели анализ спроса продукции необходимой для газовой промышленности и выяснили, что она потребляет большое количество «шаровых кранов», но в связи с тем, что в нашей стране мало предприятий, которые выпускают данное изделие, то они не могут покрыть эту потребность. На основании этих исследований руководство  ООО «Яргазарматура» решило открыть филиал в г.Чайковском, потому что он расположен недалеко от крупнейших металлургических заводов, например Ижевский Литейный завод, которые являются поставщиками материала, инструмента, что сократит транспортные расходы на их доставку.

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОДУКЦИИ  ПРЕДПРИЯТИЯ

Основной вид деятельности общества изготовление и продажа запорно-предохранительных устройств – краны шаровые высокого давления Ру 80,160 кг/см2.

Основная область применения – краны предназначены для установки в качестве запорных устройств на трубопроводах, транспортирующих, природный газ, сероводород, жидкие и газообразные нефтепродукты, воду, кислоту и щелочи прошли испытание на химостойкость.

Основные технические характеристики:

1. Рабочий агент:                                         природный газ, вода, жидкие

                                                                      и газообразные нефтепродукты,

                                                                      кислоты, щелочи, сероводород;

2. Условный проход, мм:                           10,15,20,25;

3. Условное давление, Мпа:                      8,16;

4.Тип  управления:                                      ручной;

5. Герметичность затвора:                         класс А по ГОСТ Р 50430-92;

6. Установочное положение:                     любое;

7. Направление подачи рабочей среды:    любое;

8. Рабочая температура, С°:                       от –60 до +50;

                                                                       кратковременно до +80;

9. Материал основных деталей крана:      коррозионно-стойкая сталь

                                                                      по ГОСТ 5632-72;

10. Материал уплотнения:                           фторопласт Ф-4

                                                                      ГОСТ 10007-80;

11. Присоединение к трубопроводу:        штуцерно-ниппельное по

                                                                     ГОСТ 9702-87;

12. Гарантии изготовления:                      12 месяцев с момента начала

                                                                      эксплуатации, при наработке

                                                                     не менее 600 рабочих циклов.

Продукция сертифицирована (Сертификатом соответствия Госстандарта РФ № РОСС RU АЯ45В00281), в сертификационном центре НП «СЦ Настхол» г. Москва.

Производство обеспечено необходимым оборудованием: металлорежущими станками (токарные, фрезерные, отрезные, шлифовальными, сверлильные, стенд для испытания продукции).

В данном дипломном проекте рассматривается производство на данном участке детали корпус шарового крана, в целом деталь технологична, но есть, но есть возможность улучшения техпроцесса обработки детали и это экономически обосновано расчётами.

Дипломное проектирование является важным этапом процесса закрепления знаний инженера машиностроения. При выполнении проекта приняты решения по выбору заготовки, формированию технологических операций, выбору оборудования, технологической оснастки и улучшению конструкции изделия. Проектируется механический цех с подробной разработкой участка по изготовлению корпуса крана.

В дипломном проекте изложены организационно-экономическая часть, вопросы охраны труда, пожарной безопасности, методы и средства обеспечения безопасности производственного процесса.

 

 

 

 

I.I.  Служебное назначение и технические характеристики изделия.

 

Краны шаровые Ду 15, 20, 32, 40, 50, 100 применяются в качестве запорной арматуры в газовой и др. промышленностях на трубопроводах транспортирующих природный газ, нефтепродукты, техническую воду, кислоты и щелочи. Краны изготавливаются из материалов (ст. 20ХН3А, ст. 09Г2С) способных работать при температуре от -60°С (в условиях севера) до +150°С при рабочем давлении от 0 до 16 Мпа, с любым направлением рабочей среды при установке крана, при рабочем цикле 600 поворотов ручки.

Кран герметичен относительно внешней среды, соответствует классу А, ГОСТ 9544-93. Шаровый кран имеет сборную конструкцию состоящую из 26 типов деталей и относится к классу ремонтируемых восстанавливаемых изделий.

В дипломном проекте рассмотрено изготовление детали шарового крана – корпус.

  Описание детали  «Корпус»

Деталь «Корпус» размещает в себе составные детали крана: шпиндель, шар, уплотнения, втулка.

Корпус представляет собой тело вращения со ступенчатым отверстием по оси вращения, с 10-ю отверстиями по торцу и перпендикулярное  отверстие по наружной цилиндрической поверхности под шпиндель.

Корпус работает в условиях высоких внутренних давлений и должен обеспечивать герметичность и прочность соединений конструкции.

 

I.II.  Обоснование типа и формы организации производства.

В зависимости от числа изделий в партии или серии различают крупносерийное, серийное и мелкосерийное производство. ГОСТ 3.1108-74

Тип производства определяют также по коэффициенту закрепления операций за одним рабочим местом:

Кiз.о. = О / Р ,

где  О – число различных операций

         Р –  численность рабочих

Кiз.о. = 10 / 8 = 1,25

Что соответствует крупносерийному производству, которое характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпускаемых изделий. При этом на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция. Коэффициент закрепления операций для крупносерийного производства принимают равным единице. 

Пропускная способность сборочного цеха устанавливается исходя из программного годового количества изделий, которое подлежит равномерному выпуску в течении года равными сериями. Количество деталей, хранящихся в запасе на промежуточном складе, должно обеспечить бесперебойную сборку. Можно считать нормальным запас деталей на промежуточном складе для серийного производства до

10-тидневной потребности, причем  запас должен быть одинаковым  для всех деталей, поскольку трудоемкость  их изготовления различна.

Количество деталей в партии выражается следующей формулой:

       D  х  t

                                      n =   -----------      ;

Ф

Где    D -  количество данных деталей,

t – количество дней, на который необходимо иметь запас деталей,

Ф – количество рабочих дней в году.

         125000  х  10 

n  = -----------------------  =   4922  шт.

254

 

 

I.III.  Исходные данные для проектирования

В основу проектирования положены два принципа: 1) технический, 2) экономический. В соответствии с техническими принципами проектирования технологического процесса должно полностью обеспечиваться выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовления изделия должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства. Технологический процесс изготовления изделия должен выполняться с полным использованием технических возможностей с наименьшими затратами. 

В данном проекте будет рассматриваться технологический процесс изготовления детали «Корпус», разработана организационно-экономическая часть.

В основу взят рабочий чертеж детали «Корпус», основные элементы обрабатываются: наружная цилиндрическая поверхность по Rа 6,3 мкм, торцевые поверхности по Rа 3,2 ; 1,6 мкм, поверхности по 9-му квалитету точности Rа 1,6 мкм, канавка по Rа 2,5 мкм. После обработки предусмотрено покрытие Сu 6 хр., допускается покрытие ГФ-21.

 

Характеристики материала детали

Для изготовления корпуса используется материал ст. 20 ГОСТ 1050-88. Заменитель ст. 15, 25.

Сталь 20 относится к низкоуглеродистым сталям, применяемым для изготовления цементируемых изделий, с содержанием углерода 0,1 – 0,25 %, после цементации, закалки и низкого отпуска получают твердый поверхностный слой с вязкой сердцевиной. Твердость поверхности после такой обработки будет около 60 НRС, а сердцевины – порядка 15 – 30 НRС.

Химический состав, % (ГОСТ 4543-71)

С	Cr	Ni	S  (не более)	Р  (не более)	Mn
0,15 – 0,24	0,7 – 0,1	0,25	0,04	0,035	0,35 – 0,65

 

 

 

 

Механические свойства

сечение	КП	d0,2 МПа	dВ МПа	d5 %	y %	КСИ Дж/см	НВ не более
100-300	195	195	390	23	50	54	111-156

 

Температура ковки °С: начала 1280° – конца 750°, охлаждение на воздухе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II.I.  Технологичность конструкции

 

Стандартами системы ЕСТПП предусмотрено два вида оценки технологичности: качественная и количественная.

Качественная оценка предшествует количественной и используется для выбора конструктивных решений и не требует определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов.

Требования для качественной оценки конструкции детали: унификация и симметричное расположение элементов, их соответствие размерам стандартного режущего инструмента, сосредоточение обрабатываемых поверхностей, ориентация на принцип концентрации операций и т.д.

Количественная оценка технологичности конструкции детали выражается целым рядом показателей, регламентированных стандартами, методиками и другими нормативными документами.

Факторы нетехнологичность:

• сложная геометрия детали,
• наличие глухих и глубоких отверстий,
• наличие поверхностей не допускающих обработку на проход,
• наличие непоследовательно расположенных по убыванию,
• исключение глухих отверстий пересекающихся с внутренней полостью,
• несогласование форм дна в глухом отверстии с профилем инструмента,
• применение торцевых поверхностей отверстия на входе и на выходе инструмента расположенных не перпендикулярно оси отверстия.

 Сравнивая деталь «Корпус»  с приведенными характеристиками  технологичности можно сделать вывод, что деталь является технологичной.