Разработка технологического ремонта впускного клапана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Курсовой проект выполнен на тему «Разработка технологического процесса ремонта клапана».

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части. Содержит следующие разделы:

- анализ дефектов детали и выбор возможных технологических методов восстановления;

- разработка предварительного маршрута восстановления, расчленение его на технологические операции;

- установление режимов обработки и норм времени выполнения операций

Введение

В процессе восстановления детали можно не только снизить себестоимость ремонта машин, но и во многих случаях повысить его качество, так как многие из способов восстановления значительно упрочняют восстанавливаемые поверхности, повышают их износостойкость.

Ремонт автомобилей имеет большое экономическое значение. Основными источниками экономической эффективности ремонта автомобилей является использование остаточного ресурса их деталей. Около 70…75% деталей автомобилей, прошедших срок службы до первого КР, имеют остаточный ресурс и могут быть использованы повторно либо без ремонта, либо после небольшого ремонтного воздействия.

Повышение качества ремонта машин при одновременном снижении его себестоимости - главная проблема ремонтного производства. В структуре себестоимости капитального ремонта машин 60…70% затрат приходится на покупку запасных частей, которые даже в условиях рынка остаются дефицитными при росте цен. Основной путь снижения себестоимости ремонта машин - сокращение затрат на запасные части. Частично этого можно добиться за счёт бережного и грамотного разборки машин и дефектации деталей. Однако главный резерв - восстановление и повторное использование изношенных деталей, т.к. восстановление изношенных деталей, не превышает 20…60% цены новой детали. Кроме того, восстановление деталей - один из основных путей экономии материально - сырьевых и энергетических ресурсов, решение экологических проблем, так как затраты энергии, металлов и других материалов в 25…30 раз меньше, чем затраты при изготовлении новых деталей. При переплавке изношенных деталей также безвозвратно теряется до 30% металла

При длительной эксплуатации автомобили достигают такого состояния, когда затраты средств и труда, связанные с поддержанием их в работоспособном состоянии в условиях АТП, становятся больше прибыли, которую они приносят в эксплуатации. Такое техническое состояние автомобилей считается предельным, и они направляются в капитальный ремонт (КР). Задача КР состоит в том, чтобы с оптимальными затратами восстановить утраченные автомобилем работоспособность и ресурс до уровня, нового или близкого к нему.

1. Анализ дефектов детали и выбор возможных технологических методов восстановления

1.1 Анализ дефектов детали и требований, предъявляемых к отремонтированной детали

Сведения, касающиеся дефектов детали, получаем, в первую очередь, из технических условий на ремонт, приводимых в дефектационных картах. Карты содержат: наименование и номер детали; ее материал; качество поверхностного слоя рабочих поверхностей; перечень возможных дефектов; эскиз детали с указанием мест расположения дефектов; методы и средства выявления дефектов; размеры детали по рабочему чертежу и допустимые размеры (по износу); рекомендуемые способы устранения дефектов.

Карту технических условий на дефектацию следует привести в ПЗ. Необходимо выявить, какие дефекты детали являются устранимыми при ремонте. Детали, имеющие неустранимые дефекты, восстановлению не подлежат.

1.2 Дефектация клапана

Клапан - является главной составляющей газораспределительного механизма двигателя. Клапана служат для периодического открывания и закрывания отверстий впускных и выпускных каналов, расположены в головке блока цилиндров наклонно в один ряд. Впускной клапан изготовлен из хромоникельмолибденовой стали. Функционирование ремонтируемого объекта - кулачок распределительного вала набегает на толкатель, толкатель перемещает штангу 19 которая в свою очередь приводит в движение коромысло 20 которое с помощью бойка перемещает клапан 5. Клапаны работают в зоне максимальных температур начиная от -30 до +180 єС. Допустимый угол фаски седла должен быть в пределах 44є45ґ-45є при изменении этого угла приведет к снижению давления в цилиндре и нестабильной работе двигателя.

Характерными неисправностями клапанов являются износ и раковины на рабочей фаске клапана, износ и деформация стержней клапанов, износ торца клапана. При дефектации клапанов проверяют прямолинейность стержня и биение рабочей фаски головки относительно стержня. Если биение больше допустимого, клапан правят. При износе стержня клапана его отправляют на восстановление. Изношенный торец стержня клапана шлифуют «как чисто» на заточном станке.

Износ рабочей фаски и рабочего торца определяется визуально, деформация стержня проверяется на поверочной плите, износ стержня определяется микрометром.

Все дефекты приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Дефекты клапана

Поз.	Дефекты	Допустимые размеры (мм)
1	Износ, риски и раковины на рабочей фаске клапана:	Браковать при глубине повреждения более 0,3
2	Износ стержня клапана	8,94
3	Деформация стержня	Допустимая деформация 0,05

дефект клапан отремонтированный

2. Разработка предварительного маршрута восстановления, расчленение его на технологические операции

2.1 Выбор способов устранения дефектов детали

При выборе рациональных способов устранения дефектов детали используем приложения к методическим указаниям для выполнения курсовой работы. Целесообразные способы восстановления устанавливают на основе конструктивно-технологических характеристик детали.

К ним относят вид основного материала детали, вид восстанавливаемой поверхности, материал покрытия, предельно (минимально) допустимый диаметр восстанавливаемой поверхности (наружный), минимально допустимый диаметр восстанавливаемой поверхности (внутренний), минимальная толщина (глубина) наращивания (упрочнения), максимальная толщина (глубина) наращивания (упрочнения), сопряжения или посадки восстанавливаемой поверхности, вид нагрузки на восстанавливаемую поверхность. С учетом номенклатуры деталей-представителей, рекомендуемых для восстановления тем или иным способом выбираем ряд альтернативных способов восстановления ремонтируемой детали.

Выбранные способы оцениваем по показателям физико-механических свойств деталей: коэффициент износостойкости, коэффициент выносливости, коэффициент сцепляемости, коэффициент долговечности, микротвердость. Окончательный выбор способов восстановления производим исходя из технико-экономических показателей каждого способа: удельный расход материала, удельная трудоемкость наращивания, удельная трудоемкость подготовительно-заключительной обработки, удельная суммарная трудоемкость, коэффициент производительности процесса, удельная стоимость восстановления, показатель технико-экономической оценки, удельная энергоемкость.

1 Слесарно-механическая обработка: обработка под ремонтный размер, постановка дополнительной ремонтной детали, обработка до выведения следов износа и придание правильной геометрической формы.

2 Пластическое деформирование: вытяжка, оттяжка, правка, механическая раздача, гидротермическая раздача, электрогидравлическая раздача, раскатка, механическое обжатие, термопластическое обжатие, осадка, выдавливание, накатка, электромеханическая высадка.

3 Нанесение полимерных материалов: напыление (газопламенное, в псевдоожиженном слое), опрессовка, литьё под давлением, нанесение шпателем, валиком, кистью.

5 Ручная сварка и наплавка: газовая, дуговая, аргонодуговая, кузнечная, плазменная, термитная, контактная.

6 Гальванические и химические покрытия: железнение постоянным током, железнение периодическим током, железнение проточное, железнение местное, хромирование, хромирование проточное (струйное), меднение, инкование, нанесение сплавов, нанесение композиционных покрытий, электроконтактное нанесение, гальваномеханический способ, химическое никелирование.

Выбираем способ восстановления диаметрального размера стержня клапана.

Определяем конструкторско-технологические характеристики клапана [2]: материал-сталь 40Х10С2М; вид восстанавливаемой поверхности - наружная цилиндрическая, минимально допустимый диаметр восстанавливаемой поверхности - 9мм; минимальня толщина наращивания 1,02мм; вид сопряжения восстанавливаемой поверхности

-подвижное; вид нагрузки на восстанавливаемую поверхность - динамическая.

По конструкторско-технологическим показателям определяют применимость способов восстановления (в соответствии с кодовым обозначением приложения [2 Приложение 7]).

Учитывая что клапан является одной из основных деталей, лимитирующих межремонтный ресурс двигателя, определяют уровень физикомеханических свойств, которые должны бвть обеспечены при восстановлении стержня клапана:

1 коэффициент износостойкости ? 0,8;

2 коэффициент выносливости? 0,8;

3 коэффициент сцепляемости ? 0,8;

4 коэффициент долговечности ? 0,8;

5 микротвердость ? 6000 МПа.

Вышеуказанные свойства могут быть обеспечены следующими способами: (14, 14А, 15, 15А, 16). Для удобства сравнения технико-экономических показателей альтернативных способов восстановления соответствующие данные сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Технико-экономические показатели альтернативных способов восстановления стержня клапана

Код	14	14А	15	15А	16
28	13,8-17,8	13,4-14,8	14,8-16,8	13,4-14,8	13,5-17,0
29	0,93-1,0	0,93-1,0	2,0-2,25	2,3-2,6	-
30	80,4-85	80,4-85	29,7-24,8	29,7-24,8	29,7-4,8
31	47,8-58	47,8-58	27,0-31,50	27,0-32,1	27,0-32,1
32	-	-	-	-

С учетом недостатков способов восстановления, рациональным способом восстановления является железнение (код 15).

2.2 Выбор технологических баз

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность получения линейных и угловых размеров детали в процессе ремонта. При выборе технологических баз руководствуются следующими положениями: в качестве технологических баз при ремонте рекомендуют принимать поверхности (оси), служившие технологическими базами при изготовлении детали и не воспринимающие значительные воздействия в процессе эксплуатации;

при прочих равных условиях меньшие погрешности имеют место, когда используют на всех операциях одни и те же базы, т.е. когда соблюдается принцип единства баз;

желательно совмещать технологические базы с конструкторскими базами проектируемой детали, т.е. использовать принцип совмещения баз;

поверхности, используемые в качестве технологических баз на операциях окончательной обработки должны отличаться наибольшей точностью;

-при отсутствии у ремонтируемой детали надежных технологических баз можно создавать искусственные технологические базы, включив в технологический процесс дополнительные операции, на которых эти базы обрабатывают.

Выбор технологических баз при ремонте детали сопровождают расчетом погрешностей базирования є (погрешностей несовмещения баз), что является основой для обоснования выбранной схемы установки детали. Схема установки считается приемлемой, если производственная погрешность є_у, равная сумме погрешности базирования є и погрешности технологической системы є_тс, не превышает допуска Т на размер, выдерживаемый на выполняемом технологическом переходе или операции, т.е.

При выполнении последнего технологического перехода обработки поверхностей, являющихся границами какого-либо размера, производственная погрешность е_у не должна превышать величины допуска Т, указанного на ремонтном чертеже.

За базовую поверхность принимается ось клапана.

2.3 Маршрутный технологический процесс ремонта детали клапан

Технологический процесс ремонта детали разрабатывают исходя из необходимости устранения всех дефектов детали, либо их части, если деталь сложная, а число устраняемых дефектов велико.

В начале технологического процесса выполняем подготовительные операции: очистку, обезжиривание, правку и восстановление базовых поверхностей. Затем производим наращивание изношенных поверхностей. При этом, в первую очередь, выполняют операции связанные с нагревом детали до высокой температуры. При необходимости детали подвергают вторичной правке. После наращивания выполняем операции механической обработки ремонтируемой детали.

Контрольные операции выполняем в конце технологического процесса ремонта детали и после выполнения наиболее ответственных операций.

Выбор технологического оборудования во многом зависит от типа производства. Так как у нас серийное производство, то применяем универсальные станки.

Одним из критериев выбора маршрута технологического процесса служит анализ точности ремонта, в соответствие с которым для реализации принимают маршрут, обеспечивающий получение детали с заданными параметрами качества (точности).

Таблица 2.2 - Технологический маршрут восстановления клапана

№ операции	Наименование и содержание операции	Оборудование
05	Моечная Промыть и очистить клапан от грязи	Моечная ванна
10	Дефектовочная Выявить износ стержня и рабочей поверхности фаскиклапана	Магнитоэлектрический дефектоскоп
15	Наплавочная Наплавить рабочую поверхность фаски клапана	Установка для автоматической наплавки
20	Шлифовальная Шлифовать стержень клапана от конусности	Круглошлифовальный станок
25	Шлифовальная Шлифовать рабочую поверхность фаски клапана	Круглошлифовальный станок
30	Гальваническая Увеличить диаметр стержня клапана путем гальванического железнения	Гальваническая ванна
35	Шлифовальная Шлифовать стержень клапана	Круглошлифовальный станок
40	Полировочная Полировать рабочую поверхность фаски клапана	Токарный станок
45	Полировочная Полировать стержень клапана	Токарный станок
50	Моечная Промыть и очистить от грязи клапан	Моечная ванна

2.4 Технологические операции ремонта детали

Структура операций и последовательность выполнения переходов тесно связаны с выбором средств технологического оснащения. К средствам технологического оснащения относят технологическое оборудование, технологическую оснастку, а также средства механизации и автоматизации производственных процессов.

Выбор технологического оборудования зависит от конструктивных особенностей, размеров и точности ремонтируемых деталей, технологических возможностей оборудования и экономической целесообразности его применения.

При выборе приспособлений руководствуемся стандартами на приспособления и их детали, альбомами типовых конструкций приспособлений и справочниками. При выборе типа и конструкции режущего инструмента учитываем метод обработки, тип станка, размеры, конфигурацию, материал обрабатываемой детали, качественные характеристики детали. Особое значение уделяем выбору материала режущей части инструмента. Параллельно с выбором режущего инструмента выбираем вспомогательный инструмент. При выборе режущего и вспомогательного инструмента отдаем предпочтение стандартным инструментам.

Методы и средства контроля в процессе ремонта выбираем на стадии анализа и разработки технических требований к ремонтируемой детали.

Для наглядности выбранное оборудование, инструмент, материалы и оснастку представляем в виде ведомости.

Таблица 2.3 - Сводная ведомость оборудования

№	Код	Наименование	Код	Наименование и модель	Мощность, кВт
Операции	Оборудование
005	9125	Наплавочная	386291	Установка наплавочная ОЧС-125А.	4
010	4131	Шлифовальная	381314	Станок шлифовальный 3151	5
015	4145	Шлифовальная	381314	Станок шлифовальный ПТ-823	5
020	7848	Гальваническая	365161	Ванна для железнения	8
025	4344	Шлифовальная	381314	Станок шлифовальный 3151	5

Таблица 2.4 - Сводная ведомость приспособлений и вспомогательного инструмента

№	Наименование	Код	Наименование	Обозначение, номер стандарта
Операции	Приспособления и вспомогательного инструмента
005	Наплавочная	392840	Центр упорный	7100-0009 ГОСТ 2675-80
010	Шлифовальная	39452	Патрон	7100-0009 ГОСТ 2675-80
015	Шлифовальная	39452	Патрон самоцентрирующий	7100-0009 ГОСТ 2675-80
020	Гальваническая	-	-	-
025	Шлифовальная	39452	Патрон	7100-0009 ГОСТ 2675-80

Таблица 2.5 - Сводная ведомость материалов

Номер	Наименование	Наименование	стандарт
Операция	Материал
005	Наплавка	Проволака стальная наплавочная Нп-70	ГОСТ 10343-82

Припуск на обработку поверхностей ремонтируемых деталей может быть назначен по справочным таблицам или рассчитан расчетно-аналитическим методом. Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку, достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей или дефектов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе или операции, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом переходе.

В настоящее время отсутствует достаточный объем статистических данных, необходимых для расчета припусков в случае восстановления деталей различными методами, поэтому соответствующие припуски назначаем, используя табличные данные.

3. Установление режимов обработки и норм времени выполнения операций

3.1 Расчет режимов обработки

Методику назначения и расчета режимов резания применяют в индивидуальном, мелкосерийном и серийном производстве. Режимы резания выбирают в следующем порядке.

Изучив рабочий чертёж детали и конкретный обрабатываемый элемент заготовки, определяют длину рабочего хода инструмента. Выбирают режущий инструмент и его стойкость, учитывая при этом свойства обрабатываемого материала, точность обработки, жесткость системы СПИД, величину припуска и т.п.

Руководствуясь справочной литературой, находят глубину резания t мм. Нужно стремиться к тому, чтобы глубина резания равнялась припуску на обработку, т.е.: t=z.

Если по технологическим причинам (точность обработки, шероховатость поверхности и т.д.) такого соотношения добиться не удаётся, то при первом проходе глубина резания должна быть ti=(0,8…0,9) z, при втором проходе t2=(0,2…0,1) z.

Затем выбирают подачу s мм. Чтобы получить максимальную производительность, стремятся использовать наибольшую подачу станка, учитывая при этом заданную точность и шероховатость поверхности после обработки, жесткость системы СПИД и материал режущего инструмента.

Зная t и s для конкретной операции, определённого инструмента, материала обрабатываемой детали и условий обработки, выбирают или рассчитывают скорость резания v. Если инструмент затачивают алмазными кругами, то полученную расчетную скорость резания нужно умножить на поправочный коэффициент. Имея скорость резания, определяют расчетную частоту вращения шпинделя станка либо число двойных ходов стола и резца. Сверяя полученное значение na с паспортными данными станка устанавливают фактическую частоту вращения шпинделя nф максимально приближенную к расчетной. Определив силу резания Рр по справочным данным, подсчитывают эффективную мощность резания Na. Значение Nэ должно быть меньшим либо равным мощности электродвигателя станка, т.е. Nэ < Nдв. В этом случае обработка детали возможна.

Определим Тшт.к на операцию наплавки торцевой поверхности подшестерню насоса двигателя Д-37.

Исходные данные: Материал клапана Сталь 40Х10С2М; диаметр рабочей поверхности 40мм.

Наплавку производим проволокой ОЗН-250У; диаметр проволоки 2мм.

Партия деталей - 8 штук.

Площадь поперечного сечения

где r = 2мм - радиус проволоки;

,

Длинна наплавленного шва

мм,

,

где F - площадь поперечного сечения шва, ;

L - длина шва, мм;

г - плотность наплавляемого металла, ;

k - коэффициент разбрызгивания металла (k=0.9);

dн - коэффициент расплавления, ;

I - сила сварочного тока, А;

kc - коэффициент учитывающий сложность работы;

мин,

Вспомогательное

Дополнительное время

TД=0,05·(Tо+TВ)=0,05·(0,7+1,3)=0,1мин, (2.4)

Штучно-калькуляционное время на наплавку одной рабочей поверхности фаски клапана

,

где Tпз - подготовительно заключительное время, 10мин;

nn - число деталей в партии

мин.

Определим нормы времени на шлифовочные работы по стержню клапана и рабочей поверхности фаски клапана

Основное время на шлифование

,

где Sпр - продольная подача, мм/об;

Li - длинна обрабатываемой поверхности с учетом врезания и пробега шлифовального пробега, мм.

Tо1,2=4,9, мин;

Tо3=6, мин;

Дополнительное время

TД1,2=0,27, мин

TД3=0,4, мин

Штучно-калькуляционное время на шлифование стержня клапана и фаски клапана определится

,

1,2=7,15, мин;

3=9,2, мин.

Определим нормы времени на восстановление стержня клапана путем напыления.

Основное время

,

где h - толщина слоя покрытия, мм;

г - плотность осаждаемого металла, г/см3;

з - выход по току, %;

c - электрохимический элемент, г/(А*ч).

, мин.

Вспомогательное время на загрузку и выгрузку деталей в основную ванну и выгрузку из основной ванны составит 0,18мин.

Оперативно-заключительное время составит 6,39мин.

Штучно-калькуляционное время

,

где 1,12 - коэффициент учитывающий подготовительно заключительное время и дополнительное время;

K - коэффициент учитывающий использование оборудования;

n - число деталей одновременно погруженных в ванну, 8 шт.

мин.

3.2 Технологическая документация

К технологической документации относятся технологические карты. Наиболее важным документом считается технологическая карта. Существуют три степени детализации описания технологических процессов: маршрутное, операционное и маршрутно-операционное. Соответственно применяют маршрутные и операционные технологические карты. В маршрутной карте делают описание всех технологических операций в последовательности их выполнения.

Операционная карта для механической обработки детали содержит данные об обрабатываемой детали, заготовке, номере и наименовании операций и переходов, применяемом оборудовании, приспособлениях, инструменте, режимах резанья, машинном и штучном времени, разряде работ. При операционном описании технологического процесса составляют полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов, и на каждую операцию разрабатывают технологическую карту и маршрутную карту. При маршрутно-операционном описании сокращенно указывают технологические операции в маршрутной карте в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных, более важных операций в операционных картах.

Документы на технологические процессы ремонта изделий выполнены с учетом требований рекомендаций Р 50-60-88 «ЕСТД. Правила оформления документов на технологические процессы ремонта».

Заключение

В данном курсовом проекте разработан технологический процесс ремонта клапана.

Основным источником повышения производительности труда при капитальном ремонте автомобиля и агрегатов является механизация и автоматизация производственных процессов на основе концентрации производства. Важно так же механизировать трудоемкие процессы. Так как это значительно облегчит труд работников и приведет к снижению себестоимости.

Повышение качества ремонта имеет важное значение, так как при этом увеличивается эффективность работы автомобильного транспорта, возрастает количество технически исправных автомобилей, снижаются расходы на ремонт.

В проекте рассмотрены различные виды дефектов клапана, рассмотрены их особенности. Указаны основные дефекты ступицы и факторы, влияющие на появление различных дефектов.

Разработана маршрутная карта, установлены режимы обработки и нормы времени выполнения операций.

Список использованной литературы

1. Виноградов В.М. Технологические процессы ремонта автомобилей / В. М. Виноградов. - 3-е изд., стер. - М.: Академия, 2009. - 384 с

2. Маталин А.А. Технология машиностроения: учебное пособие/ А.А. Маталин.- СПБ: Изд-во «Лань» 2008г.

3. Рогов В.Е. Курсовое проектирование по организации ремонта автомобилей: учебное пособие / В.Е. Рогов, В.П. Чернышев, Ю.И. Коровин; - М.: Планида, 2011г. -112 с.

4. Синельников А.Ф. Основы технологии производства и ремонт автомобилей [Текст]: учеб. пособие / А.Ф. Синельников. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2013. - 320 с.

5. Технология ремонта машин / Е.А. Пучин, В.С. Новиков, Н.А. Очковский и др.; под ред. Е.А. Пучина. М.: Колос.2007.- 488 с. Ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений ). ISВN 978-5-9532-0456-9

6. Технология ремонта машин : учебник для вузов / Е.А. Пучин [и др.] ; Под ред. Е.А. Пучина . -- М. : Колос С, 2007 . -- 488 с.

Размещено на Allbest.ru

...