Разработка технологического процесса восстановления толкателя клапана газораспределительного механизма

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Московской области

ГБОУ СПО «Серпуховский машиностроительный Техникум Московской области»

Курсовой проект

Тема: «Разработка технологического процесса восстановления толкателя клапана газораспределительного механизма»

Серпухов 2014



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Анализ исходных данных

1.1 Обоснование необходимости восстановления детали

1.2 Техническая характеристика детали

1.3 Анализ состояния изношенной детали

2. Выбор рационального способа устранения дефектов детали

2.1 Оценка критериев устранения дефектов детали различными способами

2.2 Описание выбранного способа восстановления детали

3. Расчет необходимой толщины покрытия

4. Схема технологического процесса восстановления детали

5. Содержание операций

5.1 Выбор средств технологического оснащения процесса

5.2 Выбор материала для восстановления и последующей обработки детали

5.3 Расчет режимов, в том числе предварительной и финишной механической обработки поверхностей

6. Нормирование технологического процесса и определение квалификации работ

6.1 Норма времени при восстановлении деталей способом электродуговой наплавки

6.2 Норма времени на токарную обработку

6.3 Норма времени на наружное шлифование

7. Расчет затрат на восстановление детали

8. Техника безопасности работ при восстановлении детали

Список использованной литературы



ВВЕДЕНИЕ

Производственный процесс ремонта машин - это совокупность действий людей и орудий производства, выполняемых в определенной последовательности и обеспечивающих восстановление работоспособности, исправности и ресурса изделия. Производственный процесс включает в себя ряд технологических процессов.

Технологический процесс капитального ремонта машин включает в себя все элементы машиностроительного производства (изготовление деталей, сборку, обкатку, испытание и окраску) и дополнительно специфические элементы (приемку машин в ремонт, очистку, разборку, дефектацию и комплектацию). Единственный источник экономии при капитальном ремонте машин по сравнению с их изготовлением - использование годных для дальнейшей эксплуатации деталей и их восстановление.

При изготовлении деталей машиностроительные предприятия используют заготовки, получаемые литьем, ковкой, штамповкой и т.д. Стоимость материалов и заготовительных работ при производстве машин составляет около 75% затрат на их изготовление. При восстановлении же деталей в качестве заготовок применяют изношенные детали. В связи с этим отпадают затраты на литье, ковку, штамповку и частично на механическую обработку. При восстановлении деталей затраты на материалы и заготовительные работы фактически отсутствуют, так как роль заготовок выполняют изношенные детали.

Износы же большинства деталей транспортных и технологических машин лесного комплекса измеряются десятками или сотыми долями миллиметра, и их восстановление сводится к нанесению тонкого поверхностного слоя или заключительным операциям механической обработки. Стоимость же восстановления изношенных деталей обычно не превышает 50…60% стоимости запасных частей. Восстановление деталей также способствует сохранению природных ресурсов и снижению загрязнения окружающей среды.

Образование и развитие неисправностей в машине объясняется действием объективно существующих закономерностей. Неисправности машин появляются в результате постоянного или внезапного снижения физико-механических свойств материала деталей, их истирания, деформирования, смятия, коррозии, старения, перераспределения остаточных напряжений и других причин, вызывающих разрушение деталей.

В большинстве случаев происходят изменения в сопряжениях -- нарушения заданных зазоров в подвижных соединениях или натягов в неподвижных. Практически любая неисправность является следствием изменения состава, структуры или механических свойств материала, конструктивных размеров деталей и состояния их поверхностей.

Появление неисправностей обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационными факторами.

Большинство деталей машин в процессе эксплуатации подвергаются действию переменных нагрузок. Эти детали испытывают четыре вида нагружения: односторонний изгиб, одностороннее кручение, переменный изгиб и переменный изгиб с кручением (испытаниям переменными нагрузками подвергают более 70 % деталей). Около 75 % цилиндрических поверхностей имеют различные концентраторы напряжений: галтели, пазы под шпонки, кольцевые канавки, отверстия, лыски и резьбы.

Различный срок службы (ресурс) деталей обусловлен многими причинами. Основными из них являются следующие: разнообразие функций деталей в машине; широкий диапазон изменения действующих на детали нагрузок; наличие как активных (движущихся), так и пассивных (неподвижных) деталей; разнообразие видов трения в сопряженных; использование в сопряжения деталей из разных материалов, вызванное необходимостью снижения сил трения; отклонения в свойствах материалов; точность и качество обработки сопрягаемых деталей; условия эксплуатации.

Неисправности деталей машин можно разделить на три группы: износы, механические повреждения и химико-тепловые повреждения.

Износы деталей машин определяются давлением, циклическими нагрузками, режимом смазывания и степенью его стабильности, скоростью перемещения поверхностей трения, температурным режимом работы деталей, степенью агрессивности окружающей среды, качеством обработки и состоянием поверхностей трения и т. д.

К механическим повреждениям деталей относятся трещины, пробоины, риски и надиры, выкрашивания, поломки и обломы, изгибы, вмятины и скручивания.

Химико-тепловые повреждения деталей по сравнению с другими повреждениями встречаются реже и возникают, как правило, в результате сложных взаимодействий при тяжелых условиях эксплуатации машин. К таким повреждениям относятся: коробление, коррозия, раковины, образование нагара и накипи, электроэрозионное разрушение и т. д.

Существуют также неисправности, связанные со снижением тех или иных эксплуатационных свойств деталей. Например, пружины, рессоры, торсионные валы, поршневые кольца вследствие динамических нагрузок и теплового воздействия без видимых внешних повреждений утрачивают упругость, нарушая тем самым нормальную работу агрегатов, и часто вызывают полную потерю работоспособности машин.

Таким образом, зная закономерность нарастания износа детали или увеличения зазора сопряжения, можно легко определить предельные и допускаемые износы деталей или зазоры сопряжения.

Взаимосвязь неисправностей позволяет достоверно определять на изношенных деталях закономерные сочетания неисправностей, группировать детали с большим числом различных сочетаний неисправностей в небольшое число маршрутов и составлять технологический процесс на совместное устранение комплекса дефектов.



1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Обоснование необходимости восстановления детали

Техническое перевооружение лесопромышленных предприятий требует значительного обновления парка машин и увеличения поставок запасных частей к ним. Однако в условиях ограничения финансовых и материальных ресурсов предприятий эта проблема может быть решена не только за счет поступления новой техники, но и ее модернизации, ремонта и восстановления изношенных деталей. На запасные части к автомобилям расходуется свыше 40 %, а к тракторам - около 50 % металла, идущего на изготовление этих машин.

Исследованиями установлено, что 85 % деталей машин становятся не работоспособными при износах поверхностей не более 0,2...0,3 мм, а себестоимость восстановления составляет 50...60 % от стоимости новой детали. К тому же в последние годы разработаны и применяются технологии, которые позволяют получить ресурс восстановленной детали на уровне серийной и даже выше. Поэтому восстановление многих деталей является целесообразным и экономически выгодным. Об этом свидетельствует опыт восстановления деталей в различных отраслях экономики как в Российской Федерации, так и за рубежом.

1.2 Техническая характеристика детали

Технические характеристики толкателя клапана

Наименование и обозначение детали	Материал	Твердость	Габаритные размеры, мм
Толкатель клапана	Корпус - сталь 35 ТУ14-1-2527-78	HRC 35-41	62,5хШ22
Толкатель клапана	Пята - чугун специальный	HRC 61 (не менее)	Ш34х5

1.3 Анализ состояния изношенной детали

Конструкция сборочной единицы, в которую входит деталь.

Механизм газораспределения предназначен для впуска в цилиндры воздуха и выпуска отработавших газов. Открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов происходит в строго определенных положениях по отношению к верхней и нижней мертвым точкам, которые соответствуют углам поворота шейки коленчатого вала.

Устройство механизма газораспределения двигателя представлено на рис. 1.

Рисунок 1 Механизм газораспределения: 1 - вал распределительный; 2 - толкатель; 3 - направляющая толкателей; 4 - штанга; 5-прокладка крышки головки; 6 - коромысло; 7 - гайка; 8 - винт регулировочный; 9 - болт крепления крышки головки; 10 - сухарь; 11 -втулка тарелки; 12 - тарелка пружины; 13 - пружина наружная; 14 - пружина внутренняя; 15-направляющая клапана; 16- шайба; 17- клапан; А - зазор тепловой

Условия работы механизма газораспределения

Кулачки распределительного вала 1 в определенной последовательности приводят в действие толкатели 2. Штанги 4 сообщают качательные движения коромыслам 6, которые, преодолевая сопротивление пружин 13,14, открывают клапаны. Клапаны закрываются под действием силы сжатых пружин.

Крутящий момент на распределительный вал передается от коленчатого вала через шестерни привода агрегатов.

Толкатели 2 -- грибкового типа, пустотелые, с цилиндрической направляющей частью, изготовлены холодной высадкой из стали с последующей наплавкой тарелки отбеленным чугуном. Внутренняя цилиндрическая часть толкателя заканчивается сферическим гнездом для упора нижнего конца штанги.

Клапаны впускной и выпускной изготовлены из жаропрочных сталей. Диаметр головки выпускного клапана меньше диаметра головки впускного клапана. Стержни обоих клапанов на длине 125 мм от торца покрыты графитом для улучшения приработки.

Во время работы двигателя стержни клапанов смазываются маслом, вытекающим из сопряжений коромысел с осями и разбрызгиваемым пружинами клапанов. Для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору стержень клапана -- направляющая втулка на втулке впускного клапана установлена резиновая манжета.

Направляющие толкателей, отлитые из серого чугуна, выполнены съемными для повышения ремонтоспособности и технологичности блока.

Штанги толкателей--стальные, трубчатые, с запрессованными и обжатыми наконечниками. Нижний наконечник имеет выпуклую сферическую поверхность, верхний--выполнен в виде сферической чашечки для упора регулировочного винта коромысла.

Коромысло 6 клапана (см. рис. 1)--стальное, кованое, с бронзовой втулкой, представляет собой двуплечий рычаг, имеющий передаточное отношение 1,55. В короткое плечо коромысла для регулирования зазора в клапанном, механизме ввернут регулировочный винт 8 с контргайкой 7. Коромысла впускного и выпускного клапанов установлены консольно на осях, выполненных заодно со стойкой коромысел; стойка установлена на штифт и закреплена на головке двумя шпильками. Осевое перемещение коромысел ограничено пружинным фиксатором. К каждому коромыслу через отверстия в стойке коромысла подводится смазка.

Пружины клапанов цилиндрические с равномерным шагом витков и разным направлением навивки. На каждом клапане установлены две пружины. Нижними торцами пружины опираются на головку через стальную шайбу 16, верхними -- в тарелку 12. Тарелки упираются во втулку, которая соединена со стержнем клапана двумя конусными сухарями. Разъемное соединение втулка -- тарелка дает возможность клапанам проворачиваться относительно седла.

Газораспределительный механизм является одним из важнейших элементов автомобиля, который предназначен для своевременного впуска в цилиндры двигателя свежего заряда и для выпуска отработавших газов. Непрерывность рабочего процесса обеспечивается за счет безотказной работы деталей газораспределительного механизма. Но каждая деталь в процессе эксплуатации подвержена действию неких сил в результате чего изменяется его форма, состояние, размеры.

Рассматриваемая деталь - толкатель так же является не исключением.

толкатель наплавка токарный шлифование



Наименование детали (Сборочной единицы) Толкатель клапана
	Номер детали (сборочной единицы):
	Материал: Корпус - сталь 35 ТУ14-1-2527-78 Пята - чугун специальный
	Твердость: HRC 35-41 HRC 61 (не менее)
Позиция на экскизе	Возможный дефект	Способ установления дефекта и средства контроля	Размер по рабочему чертежу,мм.	Размер допустимый без ремонта,мм	Заключение
1	Износ стержня толкателя	Штангенциркуль ШЦ-I ГОСТ 166-80	Ш21,80	Ш 21,78	Дуговая наплавка в среде защитных газов
2	Износ,выкрашивание наплавленной поверхности пяты	Штангенциркуль ШЦ-I ГОСТ 166-80	24,7+0,2	23,9	Дуговая наплавка в среде защитных газов

Рис. 2

Причины изменения формы геометрических размеров

Усталостное изнашивание поверхности трения или отдельных ее участков в результате повторного деформирования микрообъемов материала, приводит к возникновению трещин и отделению частиц от детали, которое происходит при качении и скольжении. Износ обусловливается микропластическими деформациями и упрочнением поверхностных слоев трущихся деталей. При этом имеют место напряженное состояние активных объемов металла у поверхности трения и особые явления усталости при знакопеременных нагрузках, вызывающих трение металла в поверхностных слоях и, как следствие, их разрушение. Пульсирующие нагрузки резко усиливают темп осповидного износа на поверхности толкателя. Разрушение при таком износе характеризуется появлением микро- и макротрещин, расположенных под небольшими углами к поверхности трения, с последующим развитием их в осповидные углубления и впадины. В результате износа частицы поверхностного слоя откалываются, поверхность становится неровной и приобретает матовый оттенок.

Абразивное изнашивание возникает при трении скольжения и наличии между трущимися поверхностями мелко раздробленной твердой среды, вызывающей как бы выкрашивание частиц металла из поверхности деталей в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц, которые также наблюдаются на поверхности толкателя. Изменение размеров деталей при абразивном изнашивании зависит от ряда факторов: материала и механических свойств толкателя, режущих свойств абразивных частиц, удельного давления и скорости скольжения при трении.

Наблюдается также изнашивание вследствие пластического деформирования, которое характеризуется тем, что при повышенных нагрузках и температурах деталь интенсивно деформируется с образованием пластически выдавленной риски или со снятием стружки (пластическое резание). Поверхностные слои металла постепенно перемещаются под действием сил трения в направлении скольжения. В этом случае изнашивание может происходить без потери веса, но при изменении размеров.

Изнашивание при хрупком разрушении наблюдается редко на поверхности толкателя, которое характеризуется тем, что поверхностный слой одного из трущихся металлов в результате трения и сопутствующих ему пластических деформаций интенсивно наклёпывается и становится хрупким.



2. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ДЕТАЛИ

2.1 Оценка критериев устранения дефектов детали различными способами

По заданию изношена наружная поверхность - А толкателя клапана на 0,3 мм.

Для устранения изношенной поверхности толкателя может быть применено несколько способов.

Устранить износ поверхности толкателя можно наплавкой в среде углекислого газа, вибродуговой наплавкой, хромированием, железнением, контактной наваркой, ручной наплавкой.

По техническому критерию или коэффициенту долговечности (табл. 4 [1]) - оцениваем эксплуатационные свойства детали, восстановленной каждым способом, выбранным по технологическому критерию.

Технические критерии способов восстановления

Способ восстановления	Значения коэффициентов	Удельная себестоимость восстановления
	износо-стойкости, Ки	выносли-вости, Кв	сцепляемос-ти, Ксц
Наплавка в среде углекислого газа	0,85	0,9…1,0	1,0	6,0…8,0
Вибродуговая наплавка	0,85	0,62	1,0	8,0…10,0
Хромирование	1,0…1,3	0,7…1,3	0,4…0,5	0,4…9,0
Железнение	0,9…1,2	0,8	0,65...0,8	0,4…9,0
Контактная наварка	0,9…1,1	0,8	0,8…0,9	7,5…8,5
Ручная наплавка	0,9	0,8	0,8…0,9	12,0…14,0

Коэффициент долговечности К_д численно принимается равным значению коэффициента, который имеет наименьшую величину.

Окончательное решение о выборе рационального способа устранения дефекта детали принимаем по технико-экономическому критерию. Он отражает технический уровень применяемой технологии, затраты на восстановление и эксплуатацию детали.

для наплавки в среде углекислого газа:

для вибродуговой наплавки:

для хромирования:

для железнения:

для контактной наварки:

ручная наплавка:

С учетом величины и характера износа, материала толкателя, его конструктивных особенностей и затрат на восстановление принимаем для восстановления поверхности толкателя клапана наплавку в среде углекислого газа.

2.2 Описание выбранного способа восстановления детали

Дуговая наплавка в среде защитных газов является наиболее распространенным способом восстановления деталей в ремонтном производстве не только в России, но и за рубежом.

Сущность способа заключается в том, что электрическая дуга горит между электродом и наплавляемой деталью в струе газа, вытесняющего воздух из плавильного пространства, и расплав металла защищается от действия кислорода и азота воздуха. При наплавке и сварке стальных деталей используют углекислый газ, при сварке алюминия -- аргон или гелий.

Схема наплавки в среде защитных газов приведена на рис. 3.

Процесс широко применяется для восстановления цилиндрических поверхностей деталей.

Рисунок 3 Наплавка в среде защитных газов: 1-мундштук; 2- трубка; 3-газовое сопло; 4- наконечник; 5-электродная проволка

Сварку и наплавку выполняют электродной проволокой диаметром от 0,8 до 2,5 мм. Детали из малоуглеродистых и низколегированных сталей наплавляют проволокой диаметром 1,2 - 1,5 мм марок С_в-0,8, С_в-10А, Н_п-30, Н_п-40 и др., а из легированных сталей - марок С_в-18ХГСА, Н_п-30ХГСА, порошковыми проволоками марок ПП-3Х2В8, ПП-Х42ВФ и др. Высокую износостойкость наплавленного слоя можно получить наплавкой проволоки Н_п-2Х13.

Наплавка деталей в среде углекислого газа по сравнению с наплавкой под слоем флюса имеет следующие преимущества: более высокая (на 20--30 %) производительность процесса; меньший нагрев детали; отсутствие необходимости очистки наплавленного слоя от шлаковой корки. Недостатком процесса является склонность наплавленного слоя к образованию трещин и значительное разбрызгивание металла.

Наплавка порошковой проволокой. Порошковая проволока представляет собой свернутую из стальной ленты трубку диаметром 2--3 мм, заполненную шихтой в виде механической смеси легирующих (ферросплавы, углерод, различные металлы), защитных (мрамор, плавиковый шпат и др.) компонентов, железного порошка, а также веществ, стабилизирующих горение дуги.

Преимущества процесса -- простота его выполнения, так как не требуется наличие флюсов или защитных газов, возможность получения износостойкого наплавленного металла и относительно высокий коэффициент наплавки 12-- 20 кг/ (А -ч). Недостатки -- значительная стоимость проволоки, получение наплавленного металла с неравномерной структурой и с повышенной пористостью.

При наплавке поверхностей значительной ширины и цилиндрических поверхностей больших диаметров вместо порошковой проволоки эффективнее применять порошковую ленту шириной от 20 до 100 мм.

Режимы наплавки характеризуются силой тока, напряжением, скоростью наплавки, скоростью подачи проволоки, шагом наплавки, вылетом и смещением электрода.



3. РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОЙ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ.

Толщина покрытия, наносимого на наружную цилиндрическую поверхность:

где: - толщина покрытия, мм;

- износ детали, мм;

- припуск на обработку перед покрытием, мм; (ориентировочно 0,1 ...0,3 мм на сторону);

- припуск на механическую обработку после нанесения покрытия, мм (на сторону), по табл. 6 [1] = 0,6 - 0,8 мм.



4. СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Схема технологического процесса восстановления при наплавке приведена на рис. 4.

Рисунок 4 Схема технологического процесса восстановления при наплавке

На специализированных предприятиях широко применяется маршрутная технология восстановления деталей, обеспечивающая правильную очередность выполнения операций своевременный операционный контроль, облегчающая производственной планирование, создающая предпосылки для поточного производства, повышения производительности труда и качества восстановления деталей. Количество маршрутов для одной детали не должно превосходить пяти - шести, маршруты должны комплектоваться на основе естественного сочетания дефектов.

Рекомендуются различные способы сокращения количества маршрутов: включение в состав одного маршрута восстановление всех соосных поверхностей, включение в состав всех маршрутов сравнительно несложных операций (правки, сверления отверстий, нарезки резьб, перепрессовки и ряда других); отнесение деталей с малораспространенными сочетаниями дефектов к редким маршрутам и др.



5. СОДЕРЖАНИЕ ОПЕРАЦИЙ

5.1 Выбор средств технологического оснащения процесса

Очистка и мойка детали.

Виды загрязнений: остатки масел и смазок, отложения смол, аморфные и структурированные осадки, продукты коррозии и механического изнашивания. Способ очистки: в растворах синтетических моющих средств (МЛ-51, МЛ-52, Лабомид-101, Лабомид - 203, МС-8, Темп-100), в растворяюще-эмульгирующих средствах, доочистка механизированными инструментами в барабанах (АМ-15, ДВП-1, Термос, Ритм), ручным механизированным инструментом, обработка растворами кислот (Каустик). Оборудование: струйная камерная машина ОМ-4610, струйная конвейерная машина ОМ-5343, погружная моечная машина ОМ-12190, ультразвуковая ванна УЗВ-16М, комбинированная моечная машина ОМ-9318, моечная машина для очистки мелких деталей ОМ-6068А.

Контроль детали

Контролируемые показатели: измерение размеров деталей (линейные размеры, углы между плоскостями, осями), контроль отклонения формы (отклонение от цилиндричности, прямолинейности, плоскостности), контроль отклонения расположения поверхностей (радиальное и торцевое биение, расположение осей, поверхностей), контроль параметров шероховатости, контроль твердости поверхности, контроль целостности детали.

Используемые средства дефектации: штангенциркуль, микрометрические инструменты и рычажно-зубчатые приборы, угломер, индикаторные приспособления, проверочные линейки и плиты, струбцина с индикатором, твердомеры ТШ и ТК, магнитный, люминесцентный и ультразвуковой дефектоскопы.

Стол для дефектации ОРГ-14-68-01-090А.

Шлифование выполняют на круглошлифовальном станке 3М152МВФ.

Рекомендуемый режим (табл. 16 [1]):

продольная подача 0,005…0,015 мм/проход;

окружная скорость круга 25…30 м/с;

окружная скорость детали 10…15 м/мин.

Наплавка.

Наплавку производим, путем наложения валиков по винтовой линии с направленным охлаждением.

Для наплавки используются станки У-651, У-653 или полуавтоматы А-547Р, А-825М.

Деталь наплавляется проволокой диаметром 1,2 - 1,5 мм марок С_в-0,8, С_в-10А, Н_п-30, Н_п-40 и др., а из легированных сталей - марок С_в-18ХГСА, Н_п-30ХГСА, порошковыми проволоками марок ПП-3Х2В8, ПП-Х42ВФ и др.

Рекомендуемый режим наплавки:

диаметр наплавляемой поверхности 20-30 мм,

толщина слоя 1,0 - 1,2 мм,

сила тока 85-110 А,

скорость наплавки 40-45 м/ч,

смещение электрода 3-5 мм,

шаг наплавки 2,8-3,2 мм/об,

вылет электрода 8-11 мм,

напряжение 19 - 20 В.

Токарная обработка.

Наплавленную поверхность протачивают на токарно-винторезном станке 1К624, с припуском 0,5 мм на последующее шлифование.

Точение можно проводить инструментом из твердых сплавов Т15К6, Т5К10, ВК6, ВК8.

Рекомендуемые режимы токарной обработки (табл. 15 [1]):

скорость резания 46,0 м/мин,

подача 0,2 мм/об,

глубина резания 1,0 мм.

Шлифование.

Шлифование выполняют на круглошлифовальном станке 3М152МВФ.

Обработка восстановленных поверхностей осуществляется в два этапа: черновое шлифование и чистовое шлифование.

Рекомендуемые режимы чернового шлифования (табл. 16 [1]):

глубина чернового шлифования 0,01...0,05 мм/проход,

продольная подача 0,7…1,2 мм/проход;

окружная скорость круга 25…30 м/с;

окружная скорость детали 10…15 м/мин.

Рекомендуемые режимы чистового шлифования (табл. 16 [1]):

глубина чистового шлифования принимается 0,008...0,01 мм/проход,

продольная подача 0,4…0,7 мм/проход;

окружная скорость круга 30…32 м/с;

окружная скорость детали 12…15 м/мин.

5.2 Выбор материала для восстановления и последующей обработки детали

Черновое шлифование перед наплавкой выполняем шлифовальным кругом электрокорунд зернистостью 40…50, твердостью СТ...СТ1, связка керамическая.

Наплавку производим в среде углекислого газа. Деталь наплавляем проволокой 30ХГСА, диаметр электродной проволоки 1,6 мм.

Для токарной обработки выбираем материал инструмента по табл. 15 [1]: материал режущей части резца Т15К6, геометрические параметры инструмента (угол резца: передний 5 - 10, главный в плане 25, вспомогательный в плане 15, главный задний 8 - 10, угол наклона главной режущей кромки 0), радиус при вершине 1 мм.

Для шлифования детали после токарной обработки выбираем по табл. 16 [1]:

для чернового шлифования - шлифовальный круг нормальный электрокорунд, зернистость 40...50, твердость СТ...СТ1, связка керамическая,

для чистового шлифования - шлифовальный круг белый электрокорунд, зернистость 25...40, твердость СМ2...СМ1, связка керамическая.

5.3 Расчет режимов, в том числе предварительной и финишной механической обработки поверхностей

Процесс восстановления деталей может быть условно разделен на два этапа. На первом этапе восстанавливают геометрические размеры детали выбранным способом нанесения на изношенную поверхность покрытия.

На втором этапе проводят последующую механическую обработку нанесенных покрытия.

Расчет параметров режимов нанесения покрытий

Сила тока при наплавке:

Силу тока при наплавке определяют в зависимости от диаметра детали по табл. 8 [1].

Сила тока, при диаметре электродной проволоки 1,2 - 1,6 мм:

Шаг наплавки:

где: - диаметр электродной проволоки, .



Скорость наплавки:

где: - коэффициент наплавки, при наплавке постоянным током обратной полярности ;

- шаг наплавки;

- плотность электродной проволоки, г/см³ ( = 7,85 ).

Частота вращения детали:

где: - диаметр детали.

Скорость подачи проволоки:

Вылет электрода:

Смещение электрода:

Расчет параметров механической обработки.

Механическую обработку восстановленных поверхностей деталей выполняют резанием резцами и шлифованием.

Частота вращения детали:

где: - скорость резания.

где: - коэффициент, учитывающий условия обработки;

- глубина резания, принимается равной припуску = z₂ = 0,7 мм;

- подача, по табл. 10 [1] 5 мм/об;

- стойкость инструмента, по табл. 13 [1]

Значения коэффициентов С и показателей степени x, y принимаются в зависимости от обрабатываемого материала. Для восстановленных деталей их можно принять как и для стальных деталей соответственно 41,7; 0,18; 0,27. Значение коэффициента m принимается по данным табл. 14[1], m = 0,125.



Число проходов при шлифовании:

где: - припуск на шлифование (на сторону),;

- глубина шлифования принимается 0,005...0,015 мм/проход для чистовой и 0,010...0,025 мм/проход для черновой обработки.

для черновой обработки:

для чистовой обработки:

Продольная подача при шлифовании:

где: - продольная подача в долях ширины круга на один оборот детали;

- продольная подача в долях ширины круга на один оборот детали,

Продольная подача для чернового шлифования восстановленных поверхностей деталей более 20 мм - 0,6...0,7B_к. Для чистового шлифования принимают 0,2...0,3B_к.

для черновой обработки:

для чистовой обработки:

Окружная скорость при шлифовании:

Окружную скорость детали V_д для чернового шлифования принимают 20...80 м/мин, а для чистового - 2...5 м/мин.

Скорость продольного перемещения стола:

для черновой обработки:

для чистовой обработки:



6. НОРМИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ РАБОТ

6.1 Норма времени при восстановлении деталей способом электродуговой наплавки:

где: - основное время, в течение которого происходит наращивание слоя металла заданной толщины на изношенные поверхности детали или его удаление в процессе механической обработки детали, мин;

- вспомогательное время, время выполнения комплекса подготовительных и заключительных (вспомогательных) переходов (операций), по табл. 21 [1] мин;

- дополнительное время, затрачивается на уход за рабочим местом и поддержание его в надлежащем состоянии в течение рабочей смены, на отдых, личные надобности и производственную гимнастику, мин;

- подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на получение, ознакомление и сдачу работы, на подготовку оборудования и оснастки, на оформление документации на партию одноименных деталей, по табл. 22 [1] мин;

- количество деталей в партии, шт.

где: - оперативное время;

- доля дополнительного времени от основного и вспомогательного, принимается 10…14 %.

где: - длина наплавляемой поверхности с учетом захода и выхода электрода, по заданию 54,963 мм;

- скорость наплавки, м/мин;

- диаметр детали, с учетом износа мм;

- число проходов, ;

- шаг наплавки, мм/об.

6.2 Норма времени на токарную обработку

где: - основное время, в течение которого происходит удаление лишнего наращенного слоя металла в процессе механической обработки детали, мин;

- вспомогательное время, время выполнения комплекса подготовительных и заключительных (вспомогательных) переходов (операций), по табл. 23 [1] мин;

- дополнительное время, затрачивается на уход за рабочим местом и поддержание его в надлежащем состоянии в течение рабочей смены, на отдых, личные надобности и производственную гимнастику, мин;

- подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на получение, ознакомление и сдачу работы, на подготовку оборудования и оснастки, на оформление документации на партию одноименных деталей, по табл. 22 [1] мин;

- количество деталей в партии, шт.

где: - оперативное время;

- доля дополнительного времени от основного и вспомогательного, принимается 10…14 %.

где: - длина обрабатываемой поверхности с учетом врезания и перебега режущего инструмента, мм;

- число проходов, ;

- частота вращения, ;

- подача, мм/об.

где: - длина обрабатываемой поверхности, по заданию 54,963 мм;

- длина врезания (принимают равной глубине резания), = 0,7 мм;

- длина подвода и перебега инструмента, 2...5 мм;

- длина проходов, 5...8 мм.

6.3 Норма времени на наружное шлифование

где: - основное время, в течение которого происходит удаление лишнего наращенного слоя металла в процессе механической обработки детали, мин;

- вспомогательное время, время выполнения комплекса подготовительных и заключительных (вспомогательных) переходов (операций), по табл. 27 и 28 [1] мин;

- дополнительное время, затрачивается на уход за рабочим местом и поддержание его в надлежащем состоянии в течение рабочей смены, на отдых, личные надобности и производственную гимнастику, мин;

- подготовительно-заключительное время, затрачиваемое на получение, ознакомление и сдачу работы, на подготовку оборудования и оснастки, на оформление документации на партию одноименных деталей, по табл. 33 [1] мин;

- количество деталей в партии, шт.

где: - оперативное время;

- доля дополнительного времени от основного и вспомогательного, принимается 10…14 %.

где: - длина обрабатываемой поверхности, по заданию 54,963 мм;

- число проходов, ;

- окружная скорость детали для чернового шлифования принимают 20...80 м/мин, а для чистового - 2...5 м/мин;

- продольная подача на 1 оборот детали, для черновой обработки: мм/об, для чистовой обработки: мм/об;

- коэффициент зачистных ходов,

7. РАСЧЕТ ЗАТРАТ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛИ

Затраты на восстановление детали:

где: - стоимость изношенной детали, определяют по цене металлолома. 0,1 от цены новой детали. Цена толкатель клапана ЯМЗ - 180 руб., ;

- затраты на материалы (i) по всем технологическим операциям (j), руб.;

- заработная плата производственных рабочих по всем технологическим операциям, руб.;

- затраты на содержание и эксплуатацию оборудования, руб.;

- амортизационные отчисления от стоимости оборудования, руб.

- затраты на силовую электроэнергию, руб.;

- затраты на содержание производственных площадей, руб./м²;

- затраты на содержание средств технологического оснащения; режущий и мерительный инструмент, руб;

- количество наименований материалов, по номенклатуре;

- операции технологического процесса;

- номенклатура СТО.

где: - масса (объем) использованного материала конкретного наименования, 0,5 кг;

- цена 1 кг материала конкретного наименования, 35 руб. (стоимость проволоки 30ХГСА, диаметр 1,6 мм - 35000 руб/т);

- число наименований конкретных материалов, 1.

Заработную плату производственных рабочих определяют по всем технологическим операциям:

где: - штучно - калькуляционное время на операцию, мин;

- часовая тарифная ставка, руб. (минимальный размер оплаты труда 4330 руб./ 170 фонд рабочего времени);

- тарифный коэффициент, соответствующий каждому разряду, по табл. 35 [1] ;

- коэффициент дополнительной заработной платы (отпуск, компенсации, и др.),

- коэффициент, учитывающий отчисления в фонд социального страхования, =1,365.

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования:



где: - норматив годовых затрат на единицу ремонтной сложности механической части оборудования, руб./год;

- норматив годовых затрат на единицу ремонтной сложности электрической части оборудования, руб./год;

- категория ремонтной сложности механической и электрической частей оборудования, соответственно, ;

- коэффициент класса точности оборудования, ;

- годовой фонд времени работы оборудования, при работе в одну сменуч.

Амортизационные отчисления от стоимости оборудования, руб., можно определить по формуле:

где: - произведение оптовой цены оборудования и коэффициента 1,122, учитывающего затраты на транспортирование и монтаж оборудования, руб.;

- норма амортизационных отчислений, %.

Затраты на силовую электроэнергию:

где: - установленная мощность электродвигателей оборудования, кВт;

- общий коэффициент загрузки электродвигателей,;

- цена 1 кВт/ч электроэнергии, руб.

Затраты на содержание производственных площадей:

где: - норматив содержания 1 м² производственной площади, в одну смену руб./м²;

- площадь, занимаемая станком, м²;

- коэффициент, учитывающий дополнительную площадь с учетом проходов, зон обслуживания и т. п.;

- коэффициент, учитывающий площадь для систем управления станков с ЧПУ, .

Стоимость новой детали - 180 руб.



8. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ДЕТАЛИ

8.1 Техника безопасности при сварочно-наплавочных работах

К наплавочным работам допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и специальное обучение, имеющие удостоверение на право выполнения указанных работ и группу по электробезопасности не ниже второй.

Все работники, выполняющие наплавку, должны ежегодно проходить проверку знаний на своих предприятиях с продлением срока действия удостоверения на право выполнения работ.

Правильное и рациональное размещение рабочего места сварщика имеет большое значение в повышении безопасности сварочных работ, производительности труда и качества сварки. В целях защиты сварщиков, подсобных и вспомогательных рабочих от лучистой энергии, горящих поблизости сварочных дуг в постоянных местах сварки для каждого сварщика устраивают отдельные кабины площадью (2х2)ч(2хЗ) м (не считая площади, занятой оборудованием) и высотой 1,8…2 м. Для улучшения вентиляции стены кабины не доводят до пола на 15…20 см. Материалом стен кабин могут служить тонкое железо, фанера, брезент, покрытые огнестойким составом или другие огнестойкие материалы. Дверной проем, как правило, закрывается брезентовым занавесом на кольцах. Стены окрашивают в светлые матовые тона.

Для предохранения глаз и лица сварщика от вредного воздействия дуги необходимо использовать щитки или маски со специальными светофильтрами в зависимости от силы сварочного тока: Э-1 при силе тока до 75 А; Э-2 при 75…200 А; Э-3 200…400 А, а также ЭС-100, ЭС-300, ЭС-500.

В целях исключения попадания под напряжение при замене электродов сварщик обязан пользоваться сухими брезентовыми рукавицами, которые одновременно защищают его руки от расплавленного металла и лучистой энергии дуги.

Большое значение для безопасности сварщика имеет проверка правильности проведения проводов к сварочным постам и оборудованию.

Прокладка проводов к сварочным машинам по полу или земле, а также другим способом, при котором изоляция проводов не защищена и провод доступен для прикосновения, не разрешается.

Ток от сварочных агрегатов к месту сварки передается гибкими изолированными проводами, чаще всего марки ПРГД.

Перед началом работ электросварщик обязан надеть специальную одежду - брезентовый костюм, ботинки и головной убор.

При сварке и наплавке деталей под флюсом режим работы должен быть таким, чтобы сварочная дуга была полностью закрыта слоем флюса. Убирают флюс флюсоотсосами, совками и скребками.

Сварочную дугу при вибродуговой наплавке и сварке закрывают специальными устройствами, в которых должно быть предусмотрено смотровое окно со светофильтром нужной плотности.

8.2 Техника безопасности при механической обработке

Постоянно работающие металлообрабатывающие станки должны быть установлены на прочных фундаментах или общем основании пола, тщательно выверены и закреплены. Все станки - (постоянные или переносные) - обслуживаются только закрепленными за ними лицами. Выключение станка обязательно при смене инструмента, установке, закреплении и снятии заготовки, ремонте, чистке, смазке и уборке станка.

При обработке на станках тяжелых деталей, например, блоков цилиндров двигателей, необходимо пользоваться подъемными средствами.

Станки, работа на которых приводит к образованию осколков, стружки или искры, оборудуют удобными в эксплуатации предохранительными устройствами с достаточно прочным стеклом или другим прозрачным материалом для наблюдения за процессом обработки. Если по техническим условиям предохранительные щитки поставить невозможно, то на станках работают в защитных очках.

Металлообрабатывающие станки и другое оборудование устанавливают в помещениях таким образом, чтобы они не загромождали главные проходы и двери. Расстояние между отдельными станками должно быть не менее 0,8 м, этого достаточно для прохода рабочих при обслуживании и ремонте станков.

Необходимо ограждать: ременные и зубчатые передачи; все выступающие движущиеся части станков, находящиеся на высоте до 2 м от пола; обрабатываемые движущиеся предметы, выходящие за габариты станка.

Стружку со станка нельзя убирать руками, для этого используют щетки и крючки.

Высоту укладки изделий в штабеля определяют исходя из устойчивости штабеля и удобства пользования. Максимальная высота штабелей -- 1,5 м.

Все эксплуатируемое оборудование должно находиться в полной исправности. За его состоянием осуществляется постоянный контроль со стороны технического руководства.

При приемке из ремонта в акте необходимо оговорить наличие на станке всех оградительных устройств и их исправность. Работа на неисправных станках и с неисправными ограждениями запрещается.

Станочники должны работать в хорошо застегнутой одежде, без развевающихся рукавов, поясов и лент. Волосы, особенно у женщин, должны быть закрыты головным убором - фуражкой, косынкой, беретом, сеткой и др.

При обработке пруткового материала на револьверных станках и токарных автоматах выступающие за шпиндель части прутков ограждаются. Зачистка деталей наждачным полотном, зажимаемым руками, запрещается.

Правку шлифовальных кругов производят алмазами, алмазно-металлическими карандашами или алмазозаменителями - металлическими звездочками, кругами, бруски из карбида кремния или диски. Правка кругов зубилом или каким-либо другим слесарным инструментом недопустима. Запрещается также при обработке деталей шлифовальными кругами применять рычаги для увеличения давления на круг. При установке на шпинделе шлифовального станка двух кругов их диаметры не должны отличаться более чем на 10 %. Для работы можно использовать только испытанные на прочность круги.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Быков В.В., Голубев И.Г., Каменский В.В. Проектирование технологических процессов восстановления деталей транспортных и технологических машин. Методическое пособие, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: МГУЛ, 2004. - 64с.

2. Быков В.В., Воскобойников И.В.. Дружков Г.Ф. Технологические расчеты при проектировании процессов восстановления и упрочнения деталей машин лесного комплекса: Учебное пособие. - М.: МЛТИ, 1989. - 87 с.

3. Дружков Г.Ф. Ремонт и восстановление деталей и сопряжений технологического оборудования лесного комплекса: Текст лекций. - М.: МГУЛ,1997. -79 с.

4. Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин.- М.: Машиностроение, 1989. - 478 с.

5. Справочник по технологическим и транспортным машинам лесопромышленных предприятий и техническому сервису. Под ред. В.В. Быкова, А.Ю. Тесовского.- М.: МГУЛ, 2000. -564 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х томах. Под ред. А.Г.Косиловой,- М.: Машиностроение, 1985.

Размещено на Allbest.ru

...