Технология восстановления шкворня

Оглавление Введение 1. Выбор способа получения заготовки и определение её припусков и допусков
2. Выбор оборудования 3. Расчёт режима резания 4. Выбор режущего инструмента 5. Маршрутная карта восстановления шкворня Заключение Список литературы Введение. Машиностроение, поставляющее новую технику отраслями народного хозяйства, определяет технический прогресс нашей страны. Технологическая подготовка представляет собой часть производственного процесса. Её задачей является обеспечения технологичности конструкции изделия, разработке технологических процессов. Разработка технологического процесса включает в себя: анализ исходных данных, выбор заготовки, выбор технических баз, составления маршрута обработки, разработку переходов, выбор оборудования и инструментов, определение режима резания, закалки, итермообработки и т.д. Выбор наиболее эффективных методов и средств восстановления детали, цель разработки технологического процесса. Деталь: Шкворень Изготовлен из стали Ст 45 (ГОСТ 1050-74) Временное сопротивление разрыву sв = 610 МПа Твердость материала 200 НВ Твердость детали 45÷50 HRC Поскольку данное производство характеризуется малым объёмом восстанавливаемых одинаковых изделий, повторное восстановление которых не предусматривается, значит технологическое оборудование данного производства будет универсальным и на рабочем месте выполнятся будут разнообразные операции без их периодического повторения с использованием универсальной оснастки. Исходя из всего сказанного делается вывод о типе производства - единичное производство. 1. Выбор способа получения заготовки и определение её припусков и допусков Способ получения заготовки: доработка детали. Припуски определяем по ГОСТ 7829-70. Припуски должны быть разделены на общие и межоперационные. Под общим припуском понимают припуск, снижаемый в течении всего процесса обработки данной поверхности - от размера заготовки до окончательного размера готовой детали. Межоперационным называют припуск, который удаляют при выполнении отдельной операции. Припуск должен иметь размеры, обеспечивающие выполнение необходимой для данной детали механической обработки при удовлетворении установленных требований к шероховатости и качеству поверхности металла и точности размеров деталей при наименьшем расходе материала наименьшей себестоимости детали. При установлении размеров припусков на обработку указывают допустимое отклонение от них, т.е. допуски на размеры заготовки, т.к. получить заготовку точно установленных размеров невозможно. При установлении размеров припусков на обработку указывают допустимые отклонения от них, т.е. допуски на размеры заготовки, т.к. получить заготовку точно установленных размеров невозможно. Размер припуска зависит от толщины поверхностного поврежденного слоя, т.е. от величины изношенности детали, от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин, пор, и пр., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей, зависящих от способа изготовления заготовки, её формы и размеров, способа обработки, геометрических погрешностей станка и других факторов. В производственных условиях размеры припусков устанавливают на основании опыта; при этом используются различные нормативные таблицы, входами в которые являются геометрические размеры детали конструктивные формы, точность обработки и чистоты поверхности. На рис. 1 показаны схемы расположения межоперационных припусков и допусков при обработке заготовок типа вала (рис. 1, а) и отверстия (рис. 1б ). Необходимо иметь в виду, что показанные на рис.1 . припуски являются наименьшими. Из схемы рисунка следует, что общий припуск на обработку - Z0 равен сумме наименьших межоперационных припусков и межоперационных допусков без допуска на определенную операцию Z0=Z1+d1+Z2+d2+Z3 На практике размер заготовки (например вала) определяют: B1=B6+Z3+d2+Z2+d1+Z1=B6+Z0 Рис 1а. Рис 1б. Условия обозначения: B1 - размер заготовки (вала); B2 и B3 - наибольший и наименьший предельные размеры операции; B4 и B5 - то же, после второй операции; B6 и B7 - то же, после третьей операции; Z1 и d1 - межоперационный припуск и допуск на первую операцию; Z2 и d2 - то же, на вторую операцию; Z3 и d3 - то же на третью операцию; A1 - размер отверстия в заготовке; A2 и A3, A4 и A5, A6 и A7 - наименьшие и наибольшие предельные размеры отверстий после первой, второй и третьей операции соответственно. Имея в виду то, что B6 - это один из размеров детали, указанный в чертеже. Графическое построение поле припусков и допусков проводят в последовательности обратной последовательности обработки. При проектировании технологического процесса межоперационные размеры определяют следующим образом. Для вала: B4 = B6 +Z3 + d2 B2 = B6 +Z3 +d2 + Z2 + d1 = B6 + Z1 Эти размеры и указывают в технологической документации, как предельные, которые должны быть получены в результате выполнения соответствующей операции (перехода). Полученный размер заготовки (шкворня) B1 уточняют по величине максимально-возможного наплавляемого слоя. Оринтеровочные значения общего припуска для заготовки характеризуются следующими средними данными. Вид заготовки Материал Припуск на толщину дефектного слоя на сторону в мм. Наплавляемый слой на сторону в мм. Шкворень Сталь 0,5 1 - 2 То для максимально наруженного размера заготовки перед шлифованием получаем: Æ48,6 + 1,8 + 1,0 = Æ 51,00 мм; Для изготовления детали используем сталь 45 со следующими технологическими свойствами: свариваемость - трудно свариваемая; способы сварки – полуавтоматическая в среде защитных газов;
температура калки - 1250 0С; время калки - 60 мин; охладитель – вода. Необходим подогрев с последующей термообработкой. К отпускной хрупкости не склонна.
Химический состав C Si Mn Cr S P Cu Ni As Не более 0,42¸0,50 0,17¸0,37 0,50¸0,80 0,25 0,04 0,035 0,25 0,25 0,08 Назначение стали - изготовление вал - шестерён, коленчатых и распределительных валов, шестерён, шпинделей, бандажей, цилиндров, кулаков, и других нормализуемых, улучшаемых и подвергаемых поверхностной термообработке деталей, от которых требуется поверхностная прочность. 2. Выбор оборудования Оборудование и инструмент для механической обработки заготовки. Заданием предусмотрены для расчёта следующие операции: Мойка; Токарная - Æ 40 до Æ60 мм; Термообработка; Шлифование поверхности. Согласно рекомендаций разработки «Методика расчётов режимов резания при механической обработке металлов ( к.т.н. Моисеев В.В.) выбираем следующее оборудование: А) Для токарной обработки токарно-винторезный станок 1М61 со следующими параметрами: Наибольший диаметр обрабатываемой детали 320 мм Расстояние между центрами 1000 мм Число ступеней частот вращения шпинделя 24 Частота вращения шпинделя 12,5-1600 об/мин Число ступеней подач суппорта 24 подача суппорта: продольная 0,08 - 1,9 мм/об поперечная 0,04 -0,95 мм/об Мощность главного электродвигателя 4 квт КПД станка 0,75 Наибольшая сила подачи механизма подачи 150 кг-с. В качестве дополнительной оснастки для токарной обработки выбираем: а) патрон самоцентрирующийся трех кулачковый по ГОСТ 2675 - 80; 7100 - 0005; б) оправку с разрезными цангами по ГОСТ 31. 1066.02 - 85; 7112 - 1458; Б) Для шлифвания: выбираем шлифовальный станок модели КШ510 со следующими характеристиками: номинальное тяговое усилие - 10000 кг-с длинна рабочего хода ползуна - 1250 мм диаметр отверстия под планшайбу в опорной плите - 150 мм размер передней опорной плиты - 420 мм пределы рабочей скорости шлифования - 1¸9 м/мин мощность главного электродвигателя - 17 кВт КПД станка - 0,9; В качестве рабочего инструмента используем шлифовальный круг: по ГОСТ 24820 - 81; В качестве дополнительного оборудования (оснастки) используем тисы станочные с ручным приводом: по ГОСТ 14.904 - 80 7200 - 0213; В) Выбор печи: Для термообработки детали выбираем муфельную печь К-12 со следующими характеристиками: Минимальная температура - 250°С Максимальная температура - 1500°С Ширина камеры - 300 мм Высота камеры - 200 мм Глубина камеры - 300 мм Объем камеры - 15 дм3 Потребляемая мощность - 12 кВт КПД - 0,9 г) Выбор измерительного инструмента: Измерительный инструмент - это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства. При выборе измерительного инструмента учитываются формы контроля (сплошной или выборочный масштаб производства, конструктивные характеристики детали, точность её изготовления). В соответствии с линейными размерами нашей детали: максимальный измеряемый диаметр - D1 max= 60 мм минимальный измеряемый диаметр - D min = 42 мм максимальный линейный размер - Lmax = 100 мм минимальный линейный размер - Lmin = 10 мм и классом точности размеров (смотри выше) - 5 В качестве основного измерительного инструмента выбираем: Штангенциркуль. Штангенциркуль Ш Ц - 1 по ГОСТ 166 - 80 с ценой делений 0,1 мм. 3. Расчёт режима резания Расчет режима резания при токарной обработке. Деталь - шкворень . Материал сталь 45; s в = 61 кг-с/ мм 2 ; Режущий инструмент - токарный проходной резец из быстрорежущей стали Т5К10, правый, стойкость резца - 90 мин. Оборудование - токарно-винторезный станок 1М 61 Необходимо рассчитать режим резания при токарной обработке цилиндрической поверхности с диаметра Æ 50 мм; до диаметра Æ 48.6 мм; по 5 классу, на длине 80 мм. 1) Определяем припуск на механическую обработку и глубину резания: мм Учитывается что припуск до 2 мм срезается за один проход, принимаем i = 7, где i - число проходов, то; мм 2. Назначаем подачу для первого точения: - 0,4 мм/об проверяем выбранную подачу с паспортной подачей станка 1М 61: Sст = 0,08 ¸ 1,9 мм/об Z = 24 ( число ступеней подач ) Smax = Smin ´ jz - 1 ; ; Рассчитаем значение подач по ступеням: S10 = S1 ´ j 9 = 0,08 ´ 1,15 9 = 0,28 мм/об S11 = S10 ´ j = 0,28 ´ 1,15 = 0,32 мм/об S12 = S11 ´ j = 0,32 ´ 1,15 = 0,368 мм/об S13 = S12 ´ j = 0,368 ´ 1,15 = 0,423 мм/об В качестве расчетной принимаем ближайшую меньшую: Sp = S12 = 0,368 мм/об 3) Определяем расчётную скорость резания: , где Kv - поправочный кооэфициент, учитывающий реальные условия резания ; где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние обрабатываемого материала. - поправочный коэффициент на материал режущей части инструмента. Для Т5К10 = 0.65; (таб. 2) = поправочный коэффициент, учитывающий влияние периода стойкости резца: Для Т = 90 мин. = 0.92 (таб. 3) = поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовок (таб. 4) = 1.0 Находим: =
- коэффициент зависящий от качества обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента; Т - принятый период стойкости резца (Т = 90 мин) Значения - находим по таблице 5, для стали при S > 0.3;
то ; Определяем расчётную частоту вращения ; , где D - диаметр детали. ; По паспорту станка 1М61 = 12.5 об/мин; = 1600 об/мин Z = 24 (число ступеней вращения) = ´ ; Определяем частоту вращения по ступеням. В качестве расчётной принимаем ближайшее меньшее значение Определяем фактическую скорость резанья: ; Основные режимы резания при точении: t = 1.98 мин. Sp = S12 = 0.368 мм/об = 116 м/мин = = 422 об/мин Проверяем выбранный режим по мощности, потребляемой на резание: , где Кр - поправочный коэффициент, где - поправочный коэффицент на обрабатываемый материал, по таб. 6 находим = 0.89 (sв = 61 кг-с/мм2) - поправочный коэффициент на главный угол в плане резца (таб. 7) = 1.0; (j = 450); То Кр = ´ = 0.89 ´ 1.0 = 0.89; Значения находим по таблице 8 То кг-с; Определяем осевую составляющую силы резания ; кг-с, =17.14 кг-с По паспорту станка кг-с следовательно расчёт произведён верно. Определяем эффективную мощность на резанииNэ; квт Определяем мощность потребляемую на резание. КПД станка = 0.75 квт. определяем коэффициент использования станка , где - мощность главного электродвигателя станка; N=4 квт (по паспорту) Определяем технологическое (машинное) время где L - расчётная длина обрабатываемой поверхности. L = l + l1 + l2, где l - действительная длина обрабатываемой поверхности; l = 12 мм; l1 - величина врезания l1 = t ´ ctgj = 1.98 ´ ctg450 = 1.98 мм; l2 - выход инструмента; l2 = (2¸3) Sст = 2 ´ 0.37 = 0.74 мм; i = 7 (количество проходов) L = l + l1 + l2 = 12 + 1.98 + 0.74 = 14.72 мм; минут. 4. Выбор режущего инструмента В качестве режущего инструмента для токарной обработки используем токарный проходной резец, прямой, правый. Материал рабочей части - твердый сплав Т5К10, материал корпуса резца - сталь 45, сечение корпуса резца (державки): B ´ H = 16 ´25мм длинна резца - 150 мм Геометрические параметры: j = 600 g1 = - 50 a = 120 ¦ = 0,6мм R = 6мм j1 = 150 g = 150 t = 00 B = 2,5мм r = 1мм Форма передней поверхности - плоская с фаской 5. Маршрутная карта восстановления шкворня Опе-рация Содержание или наименование операции Станок, оборудование Оснастка 005 Очистить деталь Щетка металлическая 010 Промыть деталь Моечная машина 015 Точить наружный диаметр Æ50 до Æ48.6Н12. поверхность Æ60 предварительно. Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141 Трех кулачковый патрон 020 Наплавление поверхностного слоя проволокой 30ХГСА до диаметра Æ51 Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141 Сварочный аппарат ПДГ-315 Трех кулачковый патрон 025 Точить наружный диаметр Æ51 до Æ50.1Н9. Точить фаски. Токарный полуавтомат с ЧПУ КТ141 Трех кулачковый патрон 025 Термическая обработка 1250°С в течении 60 минут Муфельная печь 030 Охлаждение в воде Ванна 035 Проверка твердости 45÷50 HRC Твердомер 040 Шлифовать наружный диаметр Æ50.1Н9 до Æ50Н8. Шероховатость по 10 классу. Шлифовальный станок Трех кулачковый патрон 045 Контроль 050 Промыть деталь Моечная машина 065 Технический контроль 070 Нанесение антикоррозионного покрытия Гальваническая ванна Заключение. Разработанная технология восстановления детали «Шкворень». Показана исключительная технологическая ценность данной технологии и ее перспектива для машиностроения при решении проблем пар трения. Новейшая экологически чистая технология восстановления деталей позволяет упростить и удешевить весь процесс металлообработки.
Несмотря на тяжелые условия, в которых находится ТАТП-5, техника и технология восстановления деталей продолжает развиваться. Достаточно сказать, что в настоящее время технологию восстановления деталей путем наплавления поверхностного слоя используют при ремонте всего парка автомобилей более чем на 1000 предприятий РОССИ. Достоинство новой технологии заключается в том, что ее использование позволяет превращать станки в многооперационные, а шероховатость поверхности значительно снижать. Список литературы 1. Добрыднев И.С. курсовое проектирование по предмету “Технология машиностроения” М. Машиностроение 1985 г. 2. Ансеров М.А. “Приспособление для машинорежущих станков” М. “Машиностроение” 1975 г. 3. Моисеев В.В. “Методика расчётов режимов резания при механической обработке металлов” Ю-Сах. ЮСГПИ 1990 г. 4. Моисеев В.В. “Проектирования приспособлений для металлорежущих станков” Методическое пособие. Ю-Сах ЮСГПИ 1994 г. 5. Панова А.А. “Обработка деталей резанием” Справочник технолога. М. “Машиностроение” 1998 г. 6. Анурьев В.И. “Справочник конструктора - машиностроителя в 3-х томах”, М. “Машиностроение” 1980 г. 7. Красикова А.Г. “Справочник технолога машиностроителя” в 2-х томах М. “Машиностроение” 1986 г.