Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 Технологические возможности использования ультразвуковой сварки 8
1.1 Анализ и перспективы применения пластиков 8
1.2 Анализ возможных способов соединения пластиков 13
1.3 Физические основы ультразвуковой сварки 14
1.4 Обзор технических решений в области ультразвуковой сварки 16
1.5 Анализ исходных данных 19
1.5.1 Описание бампера автомобиля ВАЗ-21214 Urban 20
1.5.2 Описание материала бампера 21
1.5.3 Описание базового варианта 21
2 Проектирование комплекса для ультразвуковой сварки 24
2.1 Расчет и проектирование магнитострикционного преобразователя 24
2.2 Расчет и проектирование ультразвукового волновода 27
2.3 Проектирование ультразвукового генератора 31
З Разработка технологии ультразвуковой сборки бампера автомобиля ВАЗ-21214 Urban 32
3.1 Расчёт режимов ультразвуковой сварки 32
3.2 Технологический процесс ультразвуковой сборки бампера автомобиля ВАЗ-21214 Urban 35
4 Методика и результаты исследования технологии ультразвуковой сварки пластиков 39
5 Безопасность и экологичность технического объекта 44
5.1 Конструктивно-технологическая характеристика объекта 44
5.2 Идентификация профессиональных рисков 45
5.3 Методы и средства снижения профессиональных рисков 45
5.4 Обеспечение пожарной безопасности технического объекта 47
5.5 Обеспечение экологической безопасности технического объекта 51
5.6 Заключение по разделу 51
6 Экономическая эффективность работы 53
6.1 Калькуляция себестоимости технологии ультразвуковой сборки 53
6.2 Расчет показателей экономической эффективности проектируемого варианта технологии 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 69
На сегодняшний день полимерные материалы применяются практически во всех отраслях промышленности и активно вытесняют изделия из металла. Например, интерьер салона автомобиля в основном выполнен из пластиковых материалов, так же полимеры применяются для изготовления корпусов фар, бамперов, экрана двигателя и различных других элементов автомобиля. Замена металлических деталей на более лёгкие, выпаленные из пластика, позволяет уменьшить вес автомобиля, а, следовательно, и техногенную нагрузку на окружающую среду. В связи с этим перед автопроизводителями встаёт задача по поиску перспективных способов надёжного соединения пластиковых материалов [1].
На данный момент для сборки пластиковых автокомплектующих существуют технологии механической сборки (крепёжные элементы, защёлки); адгезионной сборки (склеивание); лазерной, вибрационной и ультразвуковой сварки. Так же осуществляется постоянный поиск и разработка новых технических решений [2].
Одним из инновационных и экономически эффективным способом получения надёжного неразъемного соединения пластиков является технология ультразвуковой сборки. Несмотря на то, что первое оборудование для ультразвуковой сварки было создано в 1960-х, на сегодняшний день не многие предприятия, занимающиеся выпуском автокомплектующих, знают о данной технологии и её преимуществах. Так же в России и за рубежом существует мало компаний, которые занимаются разработкой и созданием нового оборудования для ультразвуковой сварки. В связи с этим на базе Тольяттинского государственного университета была создана команда по разработке и созданию принципиально нового оборудования для ультразвуковой сварки.
Зимой 2018 года было получено письмо от ООО «Кампласт-Т» с просьбой, рассмотреть возможность повышения производительности ультразвуковой сварки деталей из термопластичного материала. Так же с ними был заключен договор на оказание услуг (Приложение А).
В связи с этим, целью работы является, повышение производительности ультразвуковой сварки деталей бампера автомобиля ВАЗ-21214 Urban.
В выпускной квалификационной работе разработана технология и оборудование для ультразвуковой сварки бампера автомобиля ВАЗ-21214 Urban. Улучшив базовый технологический процесс и внедрив новые комплексы для ультразвуковой сварки, получилось добиться повышения производительности. В ходе работы рассчитано и спроектировано технологическое оборудование для ультразвуковой сварки пластиков, разработана ультразвуковая колебательная система и ультразвуковой генератор. В рамках выпускной квалификационной работы освещены вопросы безопасности и экологичности технического объекта, а также представлено экономическое обоснование эффективности внедрения технологии.
