5 Разработка технологического процесса восстановления детали

Разработку технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя автомобиля необходимо начать с выбора или восстановления технологической базы для обработки. При это необходимо выполнять следующие общее требования:

1) поверхность, являющиеся базовыми, обрабатываются в первую очередь;

2) поверхность, связанные с точностью взаимного расположения обрабатываются с одной установки;

3) в качестве технологических баз использовать те же поверхности, что и при изготовлении;

4) стремится соблюдать требования постоянства баз при обработке всех или большинства поверхностей детали;

5) при выборе основных технологических баз необходимо использовать рабочие поверхности детали;

6) при выборе вспомогательных технологических баз выбирают неизношенные детали.

Базовые поверхности следует выбирать с таким расчётом, чтобы при установке и замене деталь не смещалась с приданного местоположения и не деформировалась под воздействием сил резания и усилий закрепления. При выборе баз необходимо учитывать:

- по возможности выбирать те базы, которые использовались при изготовлении детали;

- базы должны иметь минимальный износ;

- базы должны быть жестко связаны точными размерами с основными поверхностями детали, влияющими на работу в сборочной единице.

После выбора технологических баз разрабатываем схему технологического процесса восстановления нашего коленчатого вала.

В первую очередь выполняем подготовительные операции:

1) мойка и очистка;

2) обезжиривание;

3) правка;

4) восстановление технологических баз.

После проведения подготовительных операций проводим дефекацию нашего вала, т.е. проводим контрольные замеры интересующих нас размеров и принимаем одно из следующих решений:

1) направить коленчатый вал в оборотный склад на хранения для дальнейшей эксплуатации без какого – либо ремонтного воздействия;

2) направить коленчатый вал на восстановления;

3) выбраковывать вал и направить его на сдачу в утиль.

После этого выполнения описанных выше действий приступаем к непосредственному восстановлению нашего дефектного вала, т.е. производим наращивание изношенных поверхностей:

1) вибродуговой наплавкой.

После наплавка под слоем флюса покрытия поверхностей выполняем операции окончательной механической обработки, а именно последующую обработку восстановленного вала будем проводить с помощью:

1) проверку на станках;

2) точение на токарных станках;

3) шлифованием на круглошлифовальных станках.

Расчет режимов механической обработки произведем по специальной литературе.

Контрольные операции после выполнения наиболее ответственных операции и в конце технологического процесса восстановления.

Запись технологических операций восстановления коленчатого вала произведём в следующем виде:

005 Наплавочная;

010 Горизонтально-расточная;

015Шлифовальная(шлифование шеек);

020 Контрольная;

6.6 Расчет режимов обработки и нормирование технологических

операций

Запись технологических операций восстановления коленчатого вала произведём в следующем виде:

005 Шлифовальная;

010 Наплавочная;

015 Токарная;

020 Шлифовальная;

025 Контроль;

Ремонт требуется при диаметре менее Д_доп=65,487. Принимаем ориентировочно диаметр изношенной поверхности Д_изн=64,0. Перед наплавкой шейки шлифуют для придания правильной геометрической формы.

Припуск на предварительное черновое точение δ₁= 0,1 мм (на сторону), принимаем δ₁= 0,1 мм

Диаметр минимальный составит:

Д_мин=Д_изн-2∙δ₁=64,0 – 2 ∙ 0,1=63,8 мм (1)

На этот размер наплавляется слой толщиной Н.

После наплавки деталь обрабатывается до размера по рабочему чертежу шлифованием. Точение проводится в одну стадию:

– черновое – для для обдирки наружной сварочной корки δ₂ = 0,2–0,4 мм.

Принимаем δ₂=0,4 мм.

Номинальный диаметр:

Д_ном= 65,5_-0,013, принимаем Д_ном=65,5 мм.

Диаметр наплавленной детали составит:

Д_мах= Д_ном+ 2 ∙ δ₂ = 65,5 + 2 ∙ 0,4= 66,3 мм (2)

Толщина наплавленного слоя:

Н= Д_мах- Д_мин/2 = 66,3 – 63,8 / 2 = 1,25 мм. (3)

Результаты расчета:

– Шлифование до наплавки:

с Д_изн=64,0 до Д_мин=63,8; припуск δ₁= 0,1 мм

– наплавка:

с Д_мин=63,8 до Д_мах=66,3; толщина наплавленного слоя Н=1,25 мм

– шлифование после наплавки:

черновое с Д_мах=66,3 до Д₁=67; припуск δ₂=0,4 мм

Определение норм времени

Определение норм времени при шлифовании:

Основное время:

Т_о=Z∙ k ∙n_ш / n_и∙S_р = 0,06∙1,7∙4/140∙0,003=2,25 мин, (4)

где Z – припуск на обработку на сторону, мм;

Z= Д_мах – Д_ном/2=66,3–65,5/2=0,06 (5)

n_и- частота обрабатываемой детали, об/мин

n_и=1000∙V_и /π∙Д=1000∙30/3,14∙69,8=104 (6)

V_и – скорость изделия, м/мин;

Д – диаметр обрабатываемой детали, мм;

Согласовать частоту вращения с паспортными данными станка n_и=215 об/мин

S_р – радиальная подача (0,003);

n_ш – число шеек;

k – коэффициент учитывающий износ круга и точность шлифования;

k=1,1 – 1,4 при черновом шлифовании;

k=1,5 – 1,8 при чистовом шлифовании.

Вспомогательное время:

Т_в=Т_в^су+Т_в^пр=4,25+2,0=6,25 мин (7)

где Т_в^су – вспомогательное время на снятие-установку детали (Т_в^су=1,0 мин);

Т_в^пр – вспомогательное время на подготовку к обработке детали;

Т_в^пр= 2,0+4∙0,45=4,25 мин

Дополнительное время:

Т_д=k∙(Т_о+Т_в)/100=9∙(2,25+6,25)/100=0,77 мин (8)

где k – процент дополнительного времени, k=9%

Штучное время:

Т_шт= Т_о+ Т_в+ Т_д=2,25+6,25+0,77=9,27 мин (9)

Определение норм времени при вибродуговой наплавке:

Основное время:

Т_о=L∙i / n∙S=6∙1 / 3∙2,25=0,8 мин, на деталь Т_о =0,8∙4=3,2 мин. (10)

где L – длина наплавки, мм;

L= π ∙Д∙l /10∙S=3,14∙69,8∙61/1000∙2,25=6

Д – диаметр наплавляемой детали, мм;

l – длина наплавляемой шейки, мм;

S – шаг наплавки S=(1,2–2,0)∙d

Последовательность определения скорости наплавки (V_н):

– диаметр электродной проволоки принимается в пределах 1–2 мм, d=1,5 мм;

– плотность тока Д_а, А/мм² выбирается и зависимости от вида наплавки и диаметра проволоки;

Д_а=80 А/мм²;

– коэффициент наплавки α_н(г/А∙ч) определяем по графику;

α_н=8 г/А∙ч;

– сила сварочного тока:

I=0,785∙d²∙Д_а=1,7∙80=136 А; (11)

– масса расплавленного металла:

G_рм=I∙α_н/60=136∙8/60=18 гр/мин; (12)

– объем расплавленного металла:

Q_рм= G_рм/γ=18/7,5=2,5 см³/мин; (13)

где γ – плотность расплавленного металла, γ=7,5 гр/см²;

– скорость подачи электродной проволоки:

V_пр= Q_рм/0,785∙d²=2,5/1,7=1,5 м/мин; (14)

– подача (шаг наплавки):

S=(1,2–2)∙d=1,5∙1,5=2,25 мм/об; (15)

полученную величину согласовать с паспортными данными станка S=2,25 мм/об;

– скорость наплавки:

Vн=0,785∙d²∙V_пр∙k∙а / H∙S=1,7∙1,5∙0,8 ∙0,8 / 1∙2,25=0,7 м/мин (16)

где k – коэффициент перехода металла на наплавленную поверхность, т.е. учитывающий выгорание металла, k=0,73–0,82 принимаем k=0,8;

а – коэффициент неполноты наплавленного слоя, а=0,79–0,95; а=0,8

– частота вращения детали:

n=1000∙ Vн / π∙Д=1000∙0,7/ 3,14∙69,8=3 об/мин. (17)

т.к. стандартная частота вращения шпинделя слишком большая для наплавки, то производим замену шестерен в гитаре станка, добиваясь передаточного отношения U=3;

i – количество слоев наплавки.

Вспомогательное время:

Т_в= Т_в1+Т_в2+ Т_в3=2+0,7+0,46∙5=3,16 мин, (18)

где Т_в1-вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;

Т_в2 – вспомогательное время, связанное с переходом, для вибродуговой наплавки – 0,7 мин.

Дополнительное время:

Т_д=П∙(Т_о+Т_в) /100=15∙(3,2+3,16)/100=1 мин (19)

где П – процент дополнительного времени, П=11–15%

Штучное время:

Т_шт= Т_о+ Т_в+ Т_д=3,2+3,16+1=7,36 мин. (20)

Техническая норма штучно – калькуляционного времени (мин) определяется по следующей зависимости:

,

где - основное (технологическое, машинное) время, необходимое для наплавки, железнение, хромирования и т.д., мин;

- вспомогательное время, затрачиваемое на установку, снятия детали, измерение размеров, подвод и отвод инструмента и т.д., мин;

- время, затрачиваемое на организационное и технологическое обслуживание рабочего места, мин;

- время на отдых и личные надобности рабочего, мин;

- подготовительно – заключительное время, которое рассчитывается на партию деталей, мин;

- количество деталей в партии, шт.

Штучное время определяется по следующей зависимости:

,

где - штучное время, мин;

- коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места, %.

Подготовительно – заключительное время, рассчитываемое на партию деталей, определяется соотношением:

,

где - коэффициент, учитывающий потери времени на подготовительно – заключительное время.

По определенной величине штучно – калькуляционного времени определяется норма выработки (норма восстановления):

,

где - норма выработки (норма восстановления), шт.;

- продолжительность смены, мин.

Решение для шатунных шеек

Решение для коренных шеек

Основное время, затрачиваемое на восстановление детали ручной электродуговой и автоматической сваркой, определяется по следующей зависимости:

,

где – площадь поперечного сечения шва, мм²;

– длина шва, мм;

- плотность наплавляемого металла, г/см³;

– коэффициент разбрызгивания металла;

- коэффициент наплавки г/(А ч);

– сила сварочного тока, А;

– коэффициент учитывающий сложность выполняемой работы.

Дополнительное время и составляет 3 - 6 % от оперативного времени

Подготовительно – заключительное время при расчетах принимают 10 – 20 минут на партию деталей.

Решение для шатунных шеек

Решение для коренных шеек

Операция 015. Токарная

Штучно – калькуляционное время на выполнение операций механической обработки в единичном и серийном производстве определяется расчетно-аналитическим методом по соотношению:

,

где - штучно – калькуляционное время, мин;

- штучное время, мин;

- подготовительно – заключительное время, мин;

- количество деталей в обрабатываемой партии, шт.

Штучное время определяется следующим соотношением:

,

где - основное время, мин;

- вспомогательное время, мин;

- время на обслуживание рабочего места, мин (принимается из расчета 4–6% от оперативного времени, кроме шлифовальных, для которых оно принимается 3,5–13%);

- время перерывов на отдых, мин (принимается 4–6% от оперативного времени).

Оперативное время состоит из основного (технологического) и вспомогательного времени, т.е.

Основное время определяется соотношением:

,

где - расчетная длина обработки, мм;

- числопроходов;

- частота вращения детали или инструмента, об/мин;

- подача, м/об (принимается из технических характеристик металлорежущих станков).

Частота вращения детали или инструмента определяется соотношением:

,

где - расчетная (табличная) скорость резания, м / мин;

- диаметр обрабатываемой детали или инструмента, мм.

Подготовительно – заключительное время определяется соотношением:

Решение для шатунных шеек

Решение для коренных шеек

Технологический процесс восстановления Наименование детали: вал коленчатый Материал детали: сталь; Твердость рабочих поверхностей: - Суммарное время восстановления: 108,47мин.
Наименование дефектов	Номер операции	Наименование и содержание операции	Оборудование (тип,модель)	Техническая оснастка	Режущий и измерительный инструмент	Профессия и разряд	Тш, мин
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Износ шатунных шеек 2. Износ коренных шеек 3. Износ отверстия под подшипник направляющего конца ведущего вала коробки передач; 4. Износ шейки под шестерню и шкив коленчатого вала	005	Шлифовальная. Шлифовать изношенные поверхности до выведения дефектов	Станок шлифовальный 3В423	Опрака для установки шатунных шеек	Круг шлифовальный 10А46-PV	Шлифовщик 4	19,65
	010	Наплавочная. Наплавить изношенные поверхности до заданного размера	Токарно-винторезный станок, переоборудованный для наплавки деталей 16К20	Головка для вибродуговой наплавки ОКС-6569		Сварщик 4	36,62
	015	Токарная. Точить наплавленные поверхности для снятия окалины	16К20	Опрака для установки шатунных шеек	Расточной резец, Т16К6. ГОСТ 18883-73 Нутромер ГОСТ 868-82	Токарь 4	17,373
	020	Шлифовальная. Шлифовать поверности до заданного размера	Станок шлифовальный 3В423	Опрака для установки шатунных шеек	Круг шлифовальный 10А46-PV	Шлифовщик 4	32,68
	025	Контроль. Контролировать посадку седла	Стол контролера		Нутромер ГОСТ 868-82 Штангенциркуль ШЦ1-125 ГОСТ 166-80 микрометр 29-50 мм микрометр 50-75 мм	Контролер	2,15