3. Технологическая часть

3.1 Краткое описание детали и анализ возможных неисправностей детали

Деталь “вал” испытывает значительные нагрузки, работает на изгиб и кручение. При работе он будет изнашиваться. Заменять деталь полностью экономически не выгодно, поэтому рассмотрим технологический процесс её ремонта.

В процессе работы будет наблюдаться износ вала по опорным поверхностям, а также износ посадочных мест при запрессовке и распрессовке деталей, устанавливаемых на вал.

Для изготовления вала применяется Сталь 45 ГОСТ 1050-74 улучшенной термообработки.

Механические свойства стали [2]

- предел прочности при растяжении;

- предел текучести;

- предел выносливости при растяжении;

- предел выносливости при изгибе;

- предел выносливости при кручении;

- допускаемые напряжения при растяжении;

- допускаемые напряжения при изгибе;

- допускаемые напряжения при кручении;

- допускаемые напряжения при срезе;

- допускаемые напряжения при смятии;

Химический состав стали 45:

Углерод – 0,40 – 0,50 %;

Марганец – 0,5 – 0,8 %;

Никель – 0,3 %;

Кремний – 0,17 – 0,37 %;

Хром – 0,3 %;

Сера < 0,045 %;

Фосфор < 0,045 %.

Механические свойства: сталь 45 удовлетворяет условиям работы детали. Вал из данной стали выдерживает крутящие и изгибающие моменты, действующие на него, и имеет необходимый запас прочности. Одновременно сталь 45 является недорогим и широко распространённым конструкционным материалом. Исходя из этого принимают материал детали – сталь 45.

3.2 Разработка технологического процесса ремонта вала

Маршрутная карта.

Оп. 5. Дефектация

Оп. 10. Токарная черновая обработка

Оп. 15. Наплавка

Оп. 20. Отжиг

Оп. 25. Токарная черновая обработка

Оп. 30. Токарная чистовая обработка

Оп. 35. ЭХО

Оп. 40. Промывка

Оп. 45. Контроль

Оп. 50 Термообработка

Оп. 55. Шлифовка

Оп. 60. Промывка.

Данная этапность обработки обуславливается следующими причинами:

1) расчленением черновых и чистовых операций для повышения точности обработки;

2) возможностью правильного использования оборудования (на черновых операциях используют менее точные станки).

Черновая обработка необходима для снятия максимального припуска, снятия дефектного слоя. На последующих операциях производится окончательная чистовая обработка поверхностей. Оборудование на всех операциях применяют универсальное, применяют станки общего назначения, оснащённые специальными приспособлениями. При механической обработке применяют эксцентриковый зажим, позволяющий обработать эксцентриковый вал.

В качестве режущего инструмента используется стандартизированный инструмент: резцы для черновой обработки с пластинами из твёрдого сплава Т5К10, для чистовой токарной обработки с пластинами Т15К6.

Мерительный инструмент: используются предельные скобы.

Вместо слесарной зачистки применяют ЭХО. Все эти условия соекращают время на восстановление детали, увеличивают производительность труда.

3.3 Расчёт режимов обработки

3.3.1 Оп. 5. Дефектация.

Операция дефектация заключается в определении размеров детали, параметры которых не соответствуют размерам на чертеже. Полученные данные заносятся в ведомость дефектации. Дефектация – это процесс технического контроля, целью которой является определение неисправностей. В результате дефектации детали разделяют на три группы: - годные без ремонта;

- подлежащие ремонту;

- негодные.

3.3.2 Оп. 10. Черновая токарная обработка.

1п. Точить диаметр (1) на длину размер (4). Разработку режимов резания при точении начинаем с выбора геометрических параметров резца. Принимают резец с пластинами из твёрдого сплава (ГОСТ 18878-75) Т5К10. Устанавливают глубину резания

t = 0,5 мм [6].

Назначаем подачу S = 0,5 мм/об [6].

Скорость резания рассчитывают по формуле (2.3.1).

(3.3.1)

где - фактическая скорость резания, м/мин; [6]

- постоянная для данных условий резания;

- период стойкости инструмента, мин;

- показатель степени табличный;

t – глубина резания, мм;

- табличный показатель степени;

S – подача, мм/об;

- табличный показатель степени;

- поправочный коэффициент на скорость резания [6];

= 350; [6]

Т = 60 мин;

m = 0,2;

t = 0,5 мм;

= 0,15;

S = 0,4 мм/об;

= 0,35 [6]

(3.3.2)

где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания [6];

- поправочный коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние режущей части инструмента на скорость резания;

, - поправочные коэффициенты, учитывающие влияние угла в плане резца на скорость резания.

, (3.3.3)

где - предел прочности при растяжении, кг/мм²;

= 75 кг/мм²;

[6];

;

;

[6].

Частота вращения шпинделя:

(3.3.4)

где d – диаметр вала, мм;

=254,04 м/мин;

d = 40 мм.

Принимаем по паспорту станка n_ст = 2000 об/мин, тогда = 251,2 м/мин.

Силу резания определяют по формуле (3.3.5)

(3.3.5)

где Р_z – сила резания при наружном продольном точении, кг [6]

С_р – постоянная для расчётных условий;

t – глубина резания при точении, мм;

х_р, y_p, n_p – показатели степени для каждой из составляющих сил резания;

К_р – поправочный коэффициент [6];

С_р = 300 [6];

х_р = 1;

y_p = 0,75;

n_p = -0,15;

t = 0,5 мм;

S = 0,4 мм/об;

= 251,2 м/мин;

(3.3.6)

где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние качества обрабатываемого металла на силы резания;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние главного угла в плане на силы резания;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние переднего угла на силы резания;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла наклона главного лезвия на силы резания;

- поправочный коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине на силы резания.

(3.3.7)

где n_р – показатель степени;

n_р = 0,75 [6, Т. 2, с. 430, табл. 22];

= 75 кг/мм²;

= 1,0 [там же, с. 431, табл. 24];

= 1,0;

= 1,0;

= 0,87;

Мощность резания подсчитывают по формуле (2.3.8)

(3.3.8)

где N – мощность резания, кВт;

Р_Z = 28,66 кг;

= 251,2 м/мин;

Принимаем станок токарно-винторезный 1И611П с мощностью резания N = 3 кВт, частотой вращения n = 2000 об/мин; потерей КПД 0,75.

Проверяют достаточную мощность привода при необходимом условии:

Станок 1И611П имеет N_m =3 кВт; =0,75;N_шп = N_m.

N_шп=

Условие выполнено.

Машинное время рассчитывают по формуле (3.3.10).

(3.3.10)

где Z – длина прохода резцами;

i – число проходов;

n – частота вращения шпинделя, об/мин;

S – подача, мм.

(3.3.11)

где - длина обработки участка, мм;

- величина врезания резца;

- величина пробега резца.

(3.3.12)

где - главный угол в плане, град;

[6];

i = 1;

n = 2000 об/мин;

S = 0,4 мм/об;

2 переход: Точить диаметр (2), выдержав размер (5).

Так как второй переход аналогичен первому, т.е. применяют резец Т5К10, станок токарно-винторезный 1И611П, обрабатываемый диаметр d = 40 мм, частота вращения n = 1680 мм/мин, то все данные для второго перехода соответствуют данным для первого перехода, кроме длины обрабатываемой поверхности:

t = 0,5 мм;

S = 0,4 мм;

= 251,2 м/мин;

n = 2000 об/мин;

Р_Z = 28,66 кг;

N = 1,176 кВт.

Рассчитывают только машинное время T_M по формуле (3.3.10), где

[см. формулу 3.3.10];

[там же]

3 переход: А. Переустановить деталь в эксцентриковый зажим.

Точить диаметр (3), выдержав размер (6).

Б. Снять деталь.

Глубина резания t = 0,5 мм;

Подача S = 0,4 мм;

Скорость резания

Частоту вращения определяем по формуле (3.3.4), где d – диаметр обрабатываемой поверхности; d = 62 мм.

Принимаем частоту вращения по станку n_ст = 1300 об/мин.

[см. формулу (3.3.5)];

N = 1,176 кВт [см. формулу (3.3.8)].

Машинное время определяют по формуле (2.3.10), где

Норму штучного времени на токарную операцию определяют по формуле (3.3.13):

(3.3.13)

где Т_шт – норма штучного времени, мин [7];

Т_М – машинное основное время, мин;

Т_в – вспомогательное время, мин;

Т_ТО – время на обслуживание рабочего места, мин;

(3.3.14)

где Т_М1 – машинное время на первый переход;

Т_М2 – машинное время на второй переход;

Т_М3 – машинное время на третий переход.

Т_М1 = 0,122 мин;

Т_М2 = 0,068 мин;

Т_М3 = 0,082 мин.

(3.3.15)

где t_уст – вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;

t_пер – вспомогательное время на переход при продольном точении, мин;

t_изм – вспомогательное время на измерение штангенциркулем, мин;

t_уст = 0,21 мин [8, с. 63];

t_пер = 0,1 мин;

t_изм = 0,2 мин.

(Т_ТО + Т_ОП) = 3,5 мин [8, с. 64-65, табл. 18].