Содержание
TOC o «1-3» h z
Введение — PAGEREF _Toc27235650 h 6
1. РАЗРАБОТКАИ РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ — PAGEREF _Toc27235651 h 7
1.1Исходные данные.PAGEREF _Toc27235652 h 7
1.2Анализ условий работы детали.PAGEREF _Toc27235653 h 7
1.3Технические условия на контроль-сортировку.PAGEREF _Toc27235654 h 7
1.4Маршрут восстановления детали.PAGEREF _Toc27235655 h 7
1.5Способы устранения дефектов.PAGEREF _Toc27235656 h 8
1.6План рациональной последовательности и содержание технологических операций.PAGEREF _Toc27235657 h 8
1.7Выбор технологических баз.PAGEREF _Toc27235658 h 9
1.8.Выбор оборудования, режущего и измерительного инструмента.PAGEREF _Toc27235659 h 9
1.9Расчёт припусков на механическую обработку.PAGEREF _Toc27235660 h 11
1.10Разработка восстановительных операций.PAGEREF _Toc27235661 h 14
1.11Расчёт режимов механической обработки.PAGEREF _Toc27235662 h 14
1.11.1Расточная обработка.PAGEREF _Toc27235663 h 14
1.11.2Железнение.PAGEREF _Toc27235664 h 16
1.11.3Шлифование.PAGEREF _Toc27235665 h 16
1.11.4.Хонингование отверстия нижней головки шатуна.PAGEREF _Toc27235666 h 16
1.11.5Растачивание отверстия верхней головки шатуна.PAGEREF _Toc27235667 h 17
1.12Техническое нормирование операций технологического процесса.PAGEREF _Toc27235668 h 18
Заключение — PAGEREF _Toc27235669 h 21
Списокиспользованных источников — PAGEREF_Toc27235670 h 22
Введение
В настоящее время авторемонтноепроизводство является достаточно крупной отраслью промышленности, наряду савтомобилестроением призвано удовлетворять растущие потребности народногохозяйства страны в автомобилях, агрегатах, деталях. Благодаря ремонту срокслужбы автомобилей значительно повышается, а парк автомобилей, участвующих втранспортном процессе, намного увеличивается. Вторичное использование деталей сдопустимым износом и восстановление изношенных деталей, узлов и механизмов,способствует успешному решению проблемы снабжения автохозяйств и ремонтныхпредприятий запасными частями и даёт большую экономию различных материалов.
Основнаязадача курсовой работы по дисциплине «Основы технологии производства иремонта автомобилей» является закрепление, углубление и обобщение теоретическихзнаний, полученных из лекционного курса, а также приобретение навыков проектирования технологических процессоввосстановления деталей автомобиля и пользования ГОСТами, нормативной и другойсправочной литературой.
1. ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ1.1 Исходные данные.
Исходными данными для разработки технологическогопроцесса являются:
l
l
l
l 1.2 Анализ условий работы детали.
В процессеработы двигателя шатуны испытывают значительные знакопеременные нагрузки. Придвижении поршня во время рабочего хода и такта сжатия шатун сжимается силамидавления газов, воспринимаемыми поршнем. Силы инерции поршня стараются оторватьпоршень от шатуна, а значит – растянуть шатун. При нормальных условиях работыизноса шатуна не происходит. При отсутствии смазки или её низком качестве можетпроизойти схватывание, а в следствии этого – проворачивание верхней втулки иливкладышей, что приводит к задирам нижней и верхней головки шатуна. Износверхней головки шатуна может происходить из-за частой замены верхней втулки.Шероховатость поверхности отверстий головок шатунов Ra=0,63¸0,40мкм.
Материалшатуна – сталь 45Г2, твёрдость материала шатуна НВ 228¸269.1.3 Технические условия на контроль-сортировку.
Технические условия на контроль-сортировкуприводятся в карте технических требований на дефектацию детали. В картедефектации указаны дефекты, размеры (номинальный, допустимый без ремонта идопустимый для ремонта), а также необходимые технические воздействия. Схемашатуна с указанием мест и значение размеров контроля и дефектовки представленана чертеже. При контроле детали, поступившей в капитальный ремонт проверяютсяследующие параметры:
l
l
l +0,023 мм;
l
l 1.4 Маршрут восстановления детали.
Согласно картедефектации во время капитального ремонта восстанавливаются лишь отверстия верхнейи нижней головки и изгиб шатуна. Поэтому маршрут восстановления детали один.1.5 Способы устранения дефектов.
Изгиб илискручивание шатуна проверяется на универсальной установке для проверки и правкишатунов. Если шатун имеет недопустимый изгиб, то нужно не снимая его с прибораправить скобой до устранения дефекта. Если шатун скручен, то нужно не снимаяего с прибора править при помощи винтового приспособления до устраненияскручивания. Далее шатун нагревается в электропечи-ванне до температуры 450¸500°С,для снятия напряжений, и выдерживается при этой температуре в течении часа,затем охлаждается на воздухе. После ремонта шатун должен удовлетворятьследующему условию: параллельность осей отверстий верхней и нижней головки иотклонение от положения их в одной плоскости не более 0,03 мм на длине 100 мм.
Износотверстия в верхней головки шатуна устраняется расточкой до ремонтного размеравтулки (26,27+0,023 мм) с использованием токарного станка типа 1М61.
Износотверстия нижней головки шатуна устраняется железнением с последующим шлифованиеми хонингованием до номинального размера.
Положительнымиособенностями этого способа является:
а). Высокаяскорость осаждения металла на поверхность;
б).Возможность ремонта деталей с износом более 0,15 мм.
Процесс несения покрытия включает в себя три группыопераций: подготовка деталей, нанесение покрытия, обработка покрытия детали.
Подготовкавключает механическую обработку: чистовое растачивание с целью исправлениягеометрических параметров изношенной поверхности. Далее идёт предварительноеобезжиривание с промывкой в проточной воде и анодное травление. Анодноетравление способствует повышению прочности сцепления покрытий свосстанавливаемой поверхностью.
Нанесениепокрытия осуществляется безванным способом в холодном электролите наасимметричном токе. Обработка детали после железнения включает: промывкудеталей в проточной воде, сушку и механическую обработку (шлифование ихонингование до требуемого размера).1.6 План рациональной последовательности исодержание технологических операций.
Присоставлении технологического маршрута необходимо учитывать следующие требования:
l
l
l
Планрациональной последовательности принимаем следующий:
1). Моечные операции.
2). Контрольные операции.
3). Слесарно-механическая операция (правка шатуна).
4). Расточная операция (тонкая расточка) отверстия в верхней головкешатуна под втулку ремонтного размера.
5). Расточная операция (чистовая расточка отверстия в нижней головкешатуна для исправления геометрии).
6). Гальваническая операция (нанесение покрытия на поверхностьотверстия в нижней головке шатуна).
7). Шлифовальная операция (шлифовка восстановленного отверстия дономинального размера с учётом припуска на хонингование).
8). Хонинговальная операция (хонингование отверстия до номинальногоразмера).
9). Контрольная операция.1.7 Выбор технологических баз.
Базовые поверхности следует выбирать с такимрасчётом, чтобы при установке и замене деталь не смещалась с приданногоместоположения и не деформировалась под воздействием сил резания и усилийзакрепления. При выборе баз необходимо учитывать:
l
l
l
При механической обработке шатуна базой являетсяторцовая поверхность кривошипной головки. При износе этой поверхности онадолжна быть восстановлена. При правке шатуна используют универсальноеприспособление и базовым является отверстие в верхней головке шатуна.
При расточке,шлифовке и хонинговании в качестве зажимного устройства используются призмы,т.е. шатун устанавливается в призмы с опорой на плоскость торцом кривошипной головки.
Схема базирования.
Рис. 1.1.
При обработке,для того, чтобы лишить шатун подвижности используют призмы и опору на плоскостьбазовой поверхностью. При использовании этой схемы обеспечивается достаточнаянеподвижность детали и отсутствие деформации при закреплении.1.8. Выбор оборудования, режущего и измерительногоинструмента.
При выбореоборудования для каждой технологической операции необходимо учитыватьназначение обработки, габаритные размеры деталей, размер партии обрабатываемыхдеталей, расположение обрабатываемых поверхностей, требования к точности икачеству обрабатываемых поверхностей.
Для обработкидеталей, восстанавливаемых гальванопокрытиями, чаще всего применяют абразивнуюобработку.
Для проверки иправки используется универсальное приспособление. Изгиб правится скобой до устранениядефекта, при скручивании шатун правится при помощи винтового приспособления.Для контроля используют набор щупов 0,01¸0,45 мм.
Для предварительного чистового растачиванияиспользуем токарный станок 1М61 с применением приспособления для центровкинижней головки шатуна. Характеристики станка приведены в табл. 1.1. Длярасточки используется расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=60° спластинами из твёрдого сплава Т15К16. Размеры контролируются индикаторнымнутромером с ценой деления 10 мкм и пределами измерений 50¸75мм.
После восстановления железнением детальподвергается абразивной обработке до номинального размера. Для шлифованияиспользуется токарный станок 3А228 с использованием шлифовального круга вместорезца и приспособления для центровки нижней головки шатуна.
Таблица 1.1
Краткаяхарактеристика станка 1М61.
Характеристика
Ед. измерения
Значение
Максимальный диаметр обрабатываемой детали над станиной
мм
320
Число оборотов шпинделя
об./мин.
12,5¸2000
Подача суппорта:
продольная
мм/об.
0,08¸0,19
поперечная
мм/об.
0,04¸0,95
Количество ступеней подач суппорта
-
24
Мощность электродвигателя
кВт
3
Таблица 1.2
Краткаяхарактеристика станка 3А228.
Характеристика
Ед. измерения
Значение
Диаметр обрабатываемых отверстий:
наименьший
мм
20
наибольший
мм
200
Наибольшая длина шлифования
мм
125
Пределы рабочих подач стола
м/мин
2¸10
Пределы чисел оборотов изделия
об./мин.
180¸1200
Пределы чисел оборотов шлифовального круга
об./мин.
8400¸24400
Пределы поперечных подач изделия
мм/мин.
0,05¸1,2
Наибольшие размеры шлифовального круга
мм
80´50
Мощность электродвигателя
квт
8,275
При внутреннемшлифовании используют шлифовальный круг типа переключения передач диаметром 50мм, высотой 30мм и зернистостью 40¸10, материал круга 4А20СМ28К5/ПСС4015. приконтроле отверстия используется нутромер индикаторный, цена деления 10 мкм,пределы измерений 50¸100мкм.
Приокончательной обработке используется вертикальный хонинговальный станок модели3Б833. Характеристики станка приведены в табл. 1.3. Хонингование производитсябрусками АС4125/100-М1-100%, установленными в хонинговальной головке плавающеготипа. Контроль обрабатываемой поверхности производится нутромером индикаторнымс ценой деления 10 мкм и пределамиизмерения 50¸100мкм.
Таблица 1.3
Краткаяхарактеристика станка 3Б833.
Характеристика
Ед. измерения
Значение
Наибольший диаметр обрабатываемого отверстия
мм
145
Наименьший диаметр обрабатываемого отверстия
мм
67,5
Число оборотов шпинделя
об./мин.
155, 400
Скорость возвратно-поступательного движения
мм/мин.
8,1¸15,5
Мощность электродвигателя
квт
2,8
При точенииотверстия верхней головки шатуна используем токарный станок модели 1М61. Данныестанка приведены в табл. 1.1. Для расточки используется расточной резец2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=60° с пластинами из твёрдогосплава Т15К16.
Привспомогательных операциях, связанных с железнением, используем ванны для обезжиривания10581.04.00.00, ванны для горячей промывки 10581.08.00.00, ванны для холоднойпромывки 10581.05.00.00. Так как железнение проводим безванным способом, тоиспользуем уплотнения.
Для контролявеличины отверстия в верхней головке шатуна пользуемся нутромером индикаторнымс ценой деления 10 мкм и пределамиизмерения 18¸35мм. Для контроля износа торцов нижней головки используем шаблон 25,60 мм или микрометргладкий типа МК с ценой деления 10 мкм и пределами измерения 25¸50 мм. Уменьшение расстояния между осями верхней инижней головок контролируем шаблоном 155,95 мм.1.9 Расчёт припусков на механическую обработку.
Посленазначения последовательности операций и выбора базовых поверхностей необходимопроизвести расчёт толщины наносимого материала при восстановлении детали.
Толщинананосимого на изношенную поверхность слоя металла определяется по формуле:
(1.1)
где Dизн. – величинаизноса поверхности детали, мм; zо– общий припуск на обработку.
Величину припуска на обработку поверхности деталипосле восстановления можно определить двумя способами:
l
l
Опытно-статистическиеданные припусков находятся с помощью таблиц. Расчётно-аналитический методпозволяет определить величину припуска с учётом всех элементов, составляющихприпуск. При этом предусматривается, что при каждом технологическом переходедолжны быть устранены погрешности, возникающие на нём и погрешностипредшествующего перехода. Этими погрешностями могут быть высота неровностейповерхностей, глубина дефектного слоя, пространственные отношения и погрешностиустановки.
аmin, аmax – заданные размеры,мм;
bmin, bmax –выбраковочные размеры, мм;
сmin, сmax – размеры деталипосле предварительной механической обработки перед восстановлением, мм;
dmin, dmax –промежуточные размеры, получаемые после черновой механической обработки послевосстановления детали, мм;
dа,db,dс,dd, dе– допуски соответственно на размер a, b, c, d, e, мм;
Dmin, Dmax – минимальный имаксимальный износ детали, мм;
zmin,zmax, z'min, z'max, z"min,z"max – минимальный и максимальный припуски снимаемые соответственнопри предварительной черновой обработке после восстановления детали, чистовойобработке после восстановления, механической обработки перед восстановлением,мм;
hmin, hmax – минимальнаяи максимальная толщина наращиваемого слоя при восстановлении детали, мм.
Для деталейтел вращения величина минимального припуска определяется по формуле:
(1.2)
где Rzi-1 – высотамикронеровностей на предшествующем переходе; Ti-1 – глубина дефектного слоя на предшествующемпереходе; Pi-1– суммарные пространственные отклонения; eqi – погрешность установки на выполненномтехнологическом переходе.
Расчётприпусков и толщины восстанавливаемого слоя выполняем в следующей последовательности:
1). Исходя из заданных и выбракованных размеров детали определяеммаксимальную и минимальную величины износа рабочих поверхностей детали(отверстия нижней головки шатуна).
(1.3)
(1.4)
где аmin, аmax – заданные размеры, мм; bmin, bmax –выбраковочные размеры детали, мм.
2). Для каждого технологического перехода записывают значение Rz, T, p, e, d. Величины допуска наразмер находится по таблицам от класса точности.
Схема графическогорасположения припусков и допусков при восстановлении детали.
3). После предварительной механической обработке перед восстановлениемопределяют припуски и предельные размеры детали. Согласно рис. 1.2 получаем:
(1.5)
(1.6)
(1.7)
(1.8)
Здесь и далееиндексы при обозначении Rz,T, p, e, d показывают, с учётомкачества каких поверхностей нужно определить значение этих параметров.
4). Определяем припуски на чистовую механическую обработкувосстановленной детали и её предельные размеры после черновой обработки:
(1.9)
(1.10)
(1.11)
(1.12)
5). Определяем припуски на черновую обработку восстановленной детали иеё предельные размеры после восстановления:
(1.13)
где d – диаметр обрабатываемого отверстия,мм; dотв.– допуск на диаметр обрабатываемого отверстия в зависимости от точностиотверстия, мм.
(1.14)
(1.15)
(1.16)
6). Определим толщину наращиваемого слоя при восстановления детали:
(1.17)
(1.18)
7). Проверяем правильность расчёта припусков покаждому переходу и толщины восстанавливаемого слоя:
(1.19)
(1.20)
(1.21)
(1.22)
Последовательность операций при восстановленииразмеров отверстия нижней головки шатуна:
1). Чистовое растачивание с целью исправлениягеометрических параметров отверстия нижней головки шатуна.
2). Восстановление детали путём нанесениягальванического покрытия. Применяем железнение.
3). Предварительная механическая подготовка.Назначаем чистовое шлифование.
4). Окончательная механическая обработка. Применяемхонингование с целью достижения необходимых параметров шероховатости.
Определение припуска на механическую обработкуотверстия в верхней головке шатуна: верхнюю головку восстанавливаемрастачиванием отверстия в верхней головке шатуна до ремонтного размера (26,27+0,023мм). Выбраковочный размер детали равен 25,007 мм, поэтому припуск принимаемравным 0,25 мм.
Таблица 1.4
Расчёт припусков и предельных размеров на обработку детали.
Технол. операции и
переходы
Элементы
припуска
zmin
Расчётный размер
Допуск
Предельный
размер
Предельное значение припусков
Rz
T
p
e
Номинальный.
Наибольший
Номинальный.
Наибольший
Диаметр-отверстия
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
---
Разница при дефектовке
0,02
0,01
0,021
0,03
---
63,5
0,012
63,5
63,512
---
---
Разница после восстановления
0,5
0,2
0,05
1,1
0,365
62,862
0,25
62,673
63,038
0,3904
0,755
Черновая механич. обработка
0,099
0,063
0,041
0,75
0,162
63,776
0,15
63,674
63,824
0,162
0,282
Чистовая механич. обработка
0,005
0,01
0,021
0,03
0,08
62,416
0,012
63,403
63,428
0,08
0,11 1.10 Разработка восстановительных операций.
Для восстановления отверстия в нижней головкешатуна наибольшее применение получило осталивание (железнение) ванным методом.Сущность процесса состоит в том, что в качестве ванны используется сама деталь.Электролит удерживается в изношенном отверстии при помощи приспособлений суплотнениями. В качестве источника питания для наносимого покрытия используетсярастворимые аноды из стали 10, 20.
В настоящее время в производстве широко используетсяжелезнение в холодном электролите на асимметричном токе с катодно-аноднымсоотношением b=8¸10.Для железнения применяется электролит с концентрацией хлористого железа FeCl24H2O – 200 г/л, йодистый калий KI – 20 г/л, HCl – 15 г/л. Температураэлектролита поддерживается в пределах 50 °С, а плотность тока 50¸60А/дм.
Технологический процесс железнения включаетоперации: электрохимическое обезжиривание, анодное травление, железнение,нейтрализацию с последующими промывками после каждой операции. Далее шатуныотправляют в сушку.1.11 Расчёт режимов механической обработки.
При обработке деталей на металлорежущих станкахэлементами режима обработки является: глубина резания, подача, скоростьрезания, мощность резания.1.11.1 Расточная обработка.
Обрабатываем отверстие нижней головки шатуна.Глубина резания t причерновой обработке равна или кратна припуску z на выполняемом технологическом переходе. При чистовой обработке(Ra¸0,4 мм. После назначения глубины резания t=0,1мм назначаем подачу из числа существующих в характеристике станка S=0,1 мм/об.
Скорость резания v рассчитывается по формуле:
(1.23)
где Сv, m, xv, yv– коэффициенты и показатели степени, учитывающие условия обработки; Т – периодстойкости режущего инструмента; Kv– поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, которые не учтены привыборе Cv.
Периодстойкости режущего инструмента Т принимаем равным 60 минутам. Поправочный коэффициентKvрассчитываем по формуле: