Разработка приспособления и технологического процесса восстановления детали

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Разработка приспособления и технологического процесса восстановления детали

Содержание

Введение

1. Анализ детали и характер дефекта

1.1 Обоснование технологических процессов восстановления деталей

1.2 Расчеты и выбор режимов технологических операций восстановления деталей

1.2.1 Определение размеров восстанавливаемых поверхностей детали

1.2.2 Определение износов восстанавливаемых поверхностей

1.2.3 Разработка технологической карты на восстановление детали

1.2.4 Маршрутная карта на восстановление детали

1.2.5 Обоснование метода восстановления детали и выбор оборудования

1.3 Расчет трудоемкости восстановления деталей

1.4 Расчет себестоимости восстановления деталей

2. Конструкторская разработка приспособлений

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы

2.2 Энергетический, кинематический, прочностной расчет

Заключение

Литература

Приложение

Введение

Одним из важнейших направлений в переходе народного хозяйства на рыночные отношения является повсеместное, рациональное использование сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов. Усиление работы в этом направлении рассматривается как неотъемлемая часть экономической стратегии, крупнейший рычаг повышения эффективности производства во всех звеньях народного хозяйства.

Одним из самых крупных резервов экономии и бережливости выступает восстановление изношенных деталей. Восстановление изношенных деталей машин обеспечивает экономию высококачественного материала, топлива, энергетических и трудовых ресурсов.

Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5-8раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины.

Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.

Основа повышения качества - применение передовых технологий восстановления деталей. При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.

1. Анализ детали и характеры дефектов

1.1 Обоснование технологических процессов восстановления деталей

На выбор рационального способа восстановления детали влияют следующие факторы:

-материал детали;

-величина износа;

-характер нагружения;

-условия смазки;

-стоимость восстановления.

Также существует три основных критерия для выбора способа восстановления детали:

- технологический - оценка различных способов восстановления и технологических возможностей;

-критерий долговечности;

-технико-экономический критерий, связывающий долговечность детали с экономикой ее восстановления.

1.2 Расчеты и выбор режимов технологических операций восстановления деталей

1.2.1 Определение размеров восстанавливаемых поверхностей детали

Определяем по чертежу действительный, допускаемый размеры первой восстанавливаемой поверхности:

Действительный

Допустимый

Определяем по чертежу действительный, допускаемый размеры второй восстанавливаемой поверхности:

Действительный

Допустимый

Определяем по чертежу действительный, допускаемый размеры третьей восстанавливаемой поверхности:

Действительный

Допустимый

1.2.2 Определение износов восстанавливаемых поверхностей

Износ восстанавливаемых поверхностей определяется по формуле:

И_пр< И_ф = (4…5)·И_д , мм (1.1)

где И_пр - предельный износ поверхности, мм

- И_ф - фактический износ детали, мм

- И_д -действительный износ детали, мм

Износ первой поверхности определяется:

И_ф =(71 - 64)= 7 мм.

Износ второй поверхности определяется:

И_ф =(60,36 - 60,15)·4=0,84 мм.

Износ третьей поверхности определяется:

И_ф =(8,17 - 8,04)·5=0,66 мм.

1.2.3 Разработка технологической карты на восстановление детали

Технологическая карта включает в себя все основные технологические операции восстановления.

В качестве исходных данных для разработки технологической карты служат:

-эскиз детали с указанием размеров и дефектов, выполненный с учётом требований ЕСКД;

-технические условия и указания по дефектовке деталей и сопряжений при ремонте машины;

-альбомы технологических карт на восстановление деталей.

Характеристика детали:

Наименование - муфта подвижная;

№ по каталогу 54-30057Б;

материал - 35Л-1 ГОСТ 4543-71;

количество деталей в партии-10;

твёрдость поверхности выступа: 302…351 НВ;

масса - 1,76 кг.

Муфта подвижная 54-30057Б в соответствии с техническими требованиями на ремонт имеет следующие дефекты подлежащие восстановлению:

- износ рабочих поверхностей выступов;

- износ поверхности под втулку;

- износ шпоночного паза по ширине.

1.2.4 Маршрутная карта на восстановление детали

Оценивая данные факторы и критерии назначаем следующие операции по восстановлению изношенных поверхностей муфты подвижной:

Первая операция - сварочная - наплавление слоя металла на рабочие поверхности выступов ручной электродуговой сваркой.

Вторая операция - фрезерная - чистовое фрезерование рабочих поверхностей выступов до размера 71 мм.

Третья операция - шлифовальная - черновое шлифование поверхности под втулку для предания правильной геометрической формы и выведения следов износа.

Четвертая операция - гальваническая - железнение поверхности под втулку и боковых стенок шпоночного паза на размер износа и припуска на обработку (0,42+0,05)мм

Пятая операция - шлифовальная - чистовое шлифование поверхности под втулку до размера 59,52 мм.

Шестая операция - долбежная - долбление шпоночного паза по ширине до размера 7,51 мм.

1.2.5 Обоснование метода восстановления детали и выбор оборудования

Для восстановления рабочих поверхностей выступов применяем ручную электродуговую сварку, сварочным трансформатором ТПС-2, в связи с его

простотой и удобством использования. Окончательную операцию для восстановления номинального размера назначаем фрезерование, универсально-фрезерный станок 6М82.

Для восстановления правильной геометрической формы применяем шлифование, в частности внутришлифовальный станок 3А227.

Для восстановления нужного слоя металла назначаем гальваническую операцию - железнение, так как при данном виде операции возможно нарастить незначительный слой металла, одновременно для поверхности под втулку и для шпоночного паза по ширине максимальный в данном случае 0,047 мм. Данный вид целесообразнее применить для восстановления детали, так как при железнении можно добиться нужного нам слоя металла на восстанавливаемых поверхностях с наименьшими потерями по сравнению с другими видами операций по восстановлению поверхностей.

Окончательную операцию для восстановления номинального размера под втулку назначаем шлифование, для восстановления ширины паза - долбление.

1.3 Расчет трудоемкости восстановления деталей

1.3.1 Выбор и расчет режимов выполнения технологических операций. Техническое нормирование выполнения операций

Операция 1 - наваривание изношенной рабочей поверхности выступа.

Для наваривания используем ручную электродуговую сварку, а именно сварочный трансформатор ТСП-2.

Определяем массу наплавленного материала при восстановлении детали:

Q = b·h·l·с, гр, (1.2)

где b - ширина сварочного шва, см;

h - высота сварочного шва вместе с припуском на обработку, см;

l - длина сварочного шва, см;

с - плотность наплавляемого материала, гр/; с = 7,8 гр/

Q = 0,63·8,5·0,66·1,5·7,8= 41,4 гр

Определяем силу сварочного тока:

I = (20+6d)·d, А, (1.3)

где d - диаметр сварочного элекрода, мм;

Принимаем d = 4мм.

I = (20+6·4)·4 = 176 А.

Определяем норму времени на выполнение сварочной операции:

, мин, (1.4)

где - основное время, мин;

- полное вспомогательное время, мин;

- дополнительное время, мин;

- подготовительно-заключительное время, мин;

Т_доп - дополнительное время, мин;

n - количество деталей в партии; n = 10 шт.

Определяем основное время:

, мин, (1.5)

где Q - масса наплавляемого материала, гр;

А - коэффициент, учитывающий длину шва.

Принимаем А = 1,2 при L <200 мм.[6]

m - коэффициент, учитывающий положение шва, положение

горизонтальное m = 1.[6]

К = 1,25 гр/А·ч - коэффициент наплавления.

Т_в = 7 мин., [6]

Т_п.з. = 16 мин. [6]

Дополнительное время определится по формуле:

(1.6)

где К- коэффициент, учитывающий долю дополнительного времени от основного и вспомогательного (10…14%)

Т_н = 41,4+2,1+7+16/10 = 52,1 мин.

Норма времени на сварочную операцию составила 51,1 мин.

Операция 2 - фрезерная

Фрезерная операция проводиться для доведения размера рабочих поверхностей выступов до номинального после выполнения электродугового наплавления и является частью технологии восстановления.

Выбираем цилиндрическую фрезу. Диаметр D= 125 мм, число зубьев Z = 16.

Определяем подачу на зуб:

Принимаем S_z = 0,1 мм/зуб.

Определяем подачу на один оборот фрезы:

S_o = S_z·z, мм/об. (1.7)

S_o = 0,1·16 = 1,6мм/об.

Определяем скорость резания:

(1.8)

где D -наружный диаметр фрезы, мм;

Т - стойкость фрезы, мин. Т = 90 мин;

t- толщина снимаемого слоя за один проход; t= 1,5 мм;

В - ширина фрезерования, мм; В=15мм.

Значения коэффициентов , q, m, x, y, z, n следует выбирать по таблице из справочной литературы [6].

= 30; q = 0,45; m = 0,33; x = 0,3; y = 0,3; z = 0,1; n = 0,1.

Подставляя данные значения в формулу, имеем:

Определяем частоту вращения фрезы:

(1.9)

где d - диаметр фрезы, мм.

Выбираем универсальный фрезерный станок 6М82 и = 16

Рассчитываем фактическую скорость резания:

(1.10)

Рассчитываем минутную подачу:

S=S₀·n, м/мин (1.11)

S=0,016·160=0,256 м/мин.

Рассчитываем норму времени на фрезерную операцию:

(1.12)

где Т_шт - штучное время, мин;

Т_пз - подготовительно - заключительное время, мин; Т_пз = 8,1 мин. [6]

(1.13)

где Т_оп - оперативное время, мин;

(1.14)

где Т_о - основное время, мин;

Т_в - вспомогательное время, мин. Принимаем Т_в = 0,44 мин. [6]

(1.15)

где L - длина обрабатываемой поверхности, мм; L=15мм;

n - количество деталей в партии;

S - подача инструмента, мм/об;

i - число проходов инструмента.

Т_ос - время на личные надобности, мин. Т_ос = 0,025·Т_оп;

Т_орм - время на обслуживание рабочего места, мин. Т_орм = 0,040·Т_оп

Т_оп = 0,94 + 0,44 = 1,38 мин. Т_ос = 0,025·1,38 = 0,04 мин.

Т_орм = 0,040·1,38 = 0,06 мин.

Т_шт = 1,38 + 0,04 + 0,06 = 1,48 мин.

Т_н = 1,48 + 8,1/10 = 2,29 мин.

Норма времени на выполнение фрезерной операции составила 2,29 мин.

Операция 3 - черновое шлифование поверхности под втулку

Станок внутришлифовальный марки 3А227. Шлифование проводим для восстановления геометрии изношенного посадочного места под втулку.

Глубина шлифования: h= (0,010…0,025) мм

Число проходов определяем по формуле:

(1.16)

где t-припуск на шлифование, мм.

Определяем продольную подачу. При черновом шлифовании деталей из любых материалов диаметром более 20 мм подача будет иметь вид:

S = (0,6…0,7)·В_к (1.17)

где Вк - ширина шлифовального круга, мм ( В_к = 20мм).

S = 0,7·20 = 14 мм/об.

Окружная скорость детали при черновом шлифовании:

V = 20…80 м/мин.

Определяем частоту вращения круга:

(1.18)

Принимаем фактическую частоту вращения n= 180

Определяем скорость продольного перемещения стола:

(1.19)

Расчет нормы времени на черновое шлифование:

(1.20)

где Т_о - основное время, мин;

Т_пз - подготовительно - заключительное время, мин; Т_пз = 15 мин. [6]

Т_в - вспомогательное время, мин. Принимаем 0,43 мин [6]

Т_доп - дополнительное время, мин. Т_доп =7% от Т_оп [6]

 (1.21)

где L - длина продольного хода стола, мм. Определяется по формуле:

L = l + (0,2…0,4)Вк, мм (1.22)

где l - длина шлифуемой поверхности, мм;

L =65 + 0,3·20 = 71 мм.

К - коэффициент точности. К = 1,1.

i - число проходов инструмента;

n_дх - частота вращения детали,

В_к - ширина шлифовального круга, мм.

Т_доп = 7%·0,461=0,033мин

Норма времени на черновое шлифование посадочного места под втулку составила 2 мин.

Операция 4 - железнение поверхности под втулку и шпоночного паза по ширине.

В связи с наличием двух дефектов, связанных с износом поверхности применяем железнение сразу к двум поверхностям с целью упрощения процесса восстановления.

Прежде чем приступить к железнению, нужно те поверхности, которые не надо будет обрабатывать, изолировать. Изоляция служит для хранения геометрических размеров, предотвращения потери электроэнергии и металла. Ее выполняют с помощью постоянных изоляционных материалов (тонкой резины, листового целлулоида, изоляционной ленты, пленочных полимерных материалов, церазина, пластизоля и др.).

Износ на поверхности c учетом того, что восстанавливаем диаметр и шпоночный паз по ширине, будет равен:

h= (60,36 - 60,15)·4/2=0,42мм,

h =(8,17 - 8,05)·5/2=0,42 мм,

с припуском на шлифование составит: h = 0,42 + 0,05 = 0,47мм.

Нанесение слоя металла должно быть ровным, плотным, без пропусков и раковин. выпрессовка форсунка восстановление деталь

Оборудование:

Ванна 70-7880-1091.

Преобразователь тока АНД500/250.

Электролит: двухлористое железо - 500г/л, соляная кислота - 1,5г/л.

Подготовка детали к железнению:

Электролитическая активизация и травление перед железнением проводится в растворе серной кислоты. Железнение получают, непосредственно растворяя сернокислое (закисное) железо в рабочей ванне. После подготовки приступают к самому железнению. Железнение осуществляется в металлической ванне, облицованной резиной.

Сила тока:

А=D_k·F_k ,А, (1.23)

где D_k -катодная плотность тока , А/дм² ; D_k=10…100 А/дм²;

F_k - площадь покрываемой поверхности, дм².

А=50·3,965= 198,25 А

Норма времени Т_Н определяется выражению:

Т_Н= мин (1.24)

где t₀ - продолжительность электролитического осаждения

металлов в ванне, ч;

t₁ - время на загрузку и выгрузку деталей (t₁=0,1-0,2ч);

К_ПЗ - коэффициент, учитывающий дополнительное и подго-

товительно-заключительное время (К_ПЗ=1,1-1,2);

n_Д - число деталей, n_Д=10шт;

Ю_И - коэффициент использования ванны (Ю_И=0,8-0,95).

Время выдержки детали в ванне определяется по формуле:

Т₀= мин (1.25)

где h - толщина наращивания, мм;

г - плотность осаждения металла, г/см³, г =7,8 г/см³;

С - электрохимический эквивалент, г/А·ч, С=1,042 г/А·ч;

Ю_В - выход металла по току, Ю_В =80-95%.

Т₀=

Т_Н=

Операция 5- чистовое шлифование.

Станок внутришлифовальный марки 3А227. Шлифование проводим для доведение размера под втулку до номинального, ш59,52мм

Глубина шлифования: h= (0,010…0,025) мм

Число проходов определяем по формуле 1.16:

где t-припуск на шлифование, мм

Определяем продольную подачу. При чистовом шлифовании деталей из любых материалов и диаметров подача будет иметь вид:

S = (0,2…0,3)·В_к (1.26)

где Вк - ширина шлифовального круга, мм ( В_к = 20мм).

S = 0,3·20 = 6 мм/об.

Окружная скорость детали при чистовом шлифовании:

V = 2…5 м/мин.

Определяем частоту вращения круга по формуле 1.18:

Принимаем фактическую частоту вращения n= 30

Определяем скорость продольного перемещения стола по формуле 1.19:

Расчет нормы времени на чистовое шлифование:

где Т_о - основное время, мин;

Т_пз - подготовительно - заключительное время, мин; Т_пз = 15 мин. [6]

Т_в - вспомогательное время, мин. Принимаем 0,43 мин [6]

Т_доп - дополнительное время, мин. Т_доп =7% от Т_оп [6]

где L - длина продольного хода стола, мм. Определяется по формуле:

L = l + (0,2…0,4)В_к, мм

где l - длина шлифуемой поверхности, мм;

L =65 + 0,3·20 = 71 мм.

К - коэффициент точности. К = 1,4.

i - число проходов инструмента;

n_дх - частота вращения детали,

В_к - ширина шлифовального круга, мм.

Т_доп = 7%·1=0,07мин

Норма времени на черновое шлифование посадочного места под втулку составила 2,552 мин.

Операция 6 - долбление шпоночного паза до номинального размера по ширине равного 7,51 мм

Назначаем подачу и скорость

Определяем число двойных ходов

, (1.27)

где L-длина хода резца.

Расчет нормы времени на долбление:

Основное время

, (1.28)

где В - суммарная ширина строгаемой поверхности, мм;

В=i(M+y), (1.29)

где I-число проходов;

М- ширина строгаемой поверхности, М=6мм;

y-боковое врезание и сход резца, y=0,1мм.

В=1(6+0,18)=6,18мм

мин (1.30)

Принимаем

(1.31)

1.4 Расчет себестоимости восстановления детали

В общем виде себестоимость восстановления детали на авторемонтном предприятии определяют по формуле:

С_в = ЗП + С_м + С_из + ОПУ, руб. (1.32)

где ЗП - заработная плата производственных рабочих с начислениями, руб.;

С_м - стоимость ремонтных материалов, руб.;

С_из - стоимость изношенной детали, руб.;

ОПУ - расходы, связанные с организацией производства и

управлением, руб.

Заработную плату определяют с учетом всего комплекса операций, предусмотренных технологическим процессом восстановления конкретной детали, по формуле:

(1.33)

где - нормы времени на выполнение операций

технологического процесса восстановления в расчете на одну деталь, мин;

- часовые тарифные ставки соответствующих разрядов на выполнение операций, руб;

Кп - коэффициент, учитывающий премиальную доплату,

принимаем Кп = 1,25 [6];

Кд - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату,

Кд = 1,3 [6];

Кс - коэффициент, учитывающий отчисления в фонды социального страхования, Кс = 1,385 [6].

Стоимость ремонтных материалов определяют как сумму затрат по всем наименованиям материалов, применяемых для восстановления детали:

(1.34)

где - норма расхода материала, кг/дет;

- цена 1 кг материала, руб/кг.

Норму расхода материала можно приближенно определить по формуле:

(1.35)

где S - площадь наращиваемой поверхности, ;

h - толщина покрытия с учетом припуска на обработку, мм;

г - плотность материала, ;

К - коэффициент, учитывающий неизбежные потери

материала, К = 1,25.

Стоимость изношенной детали определяют по цене металлолома:

где - цена лома, руб/кг;

М - масса изношенной детали, кг.

Расходы, связанные с организацией производства и управлением укрупнено можно принять в размере 200…300% от заработной платы:

ОПУ = 2,5·75,05 = 187,63 руб.

С_в = 75,05 + 0,56 + 6,16 + 187,63 = 269,4 руб.

Вывод: себестоимость восстановления муфты подвижной на авторемонтном предприятии составляет 269,4 руб.

2. Конструкторская разработка приспособления

2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы

Приспособление необходимое разработать называется съемник для выпрессовки стакана форсунки двигателя СМД-60(62).

Применяется при ремонте двигателей тракторов.

Состоит из корпуса с двумя пальцами-фиксаторами, цанги, тяги с кольцом, на которую накручивается конус, и гайки с рукояткой.

Съемник вставляется в стакан форсунки, затем вращается тяга с кольцом, с помощью резьбы на тяге ввертывается конус, который, поднимаясь по резьбе, раздвигает стенки цанги тем самым зубцами на цанге захватывается стакан форсунки, после этого вращается гайка с рукояткой, которая накручена на резьбу цанги. Гайка с рукояткой упирается в корпус, поэтому втягивает цангу и производится выпрессовка стакана форсунки из картера двигателя.

С внедрением предложенного съемника значительно сокращается время, затрачиваемое на данную операцию.

Габаритные размеры: 225Ч80Ч250 мм.

2.2 Энергетический, кинематический, прочностной расчет

В расчетах на прочность рассчитываем основной, самый нагруженный элемент-это тяга с кольцом. Диаметр стержня равен 10 мм и изготовлен он из стали 45 ГОСТ 1050-88; у_В = 900 МПа, у_Т = 650МПа[6]

Разрушение стержня - типичный вид повреждения резьбового соединения, а его прочность зависит как от вида нагрузки, так и от конструкции стержня (концентрации напряжений). Проектирование болта и соединения проводят, как обычно в три этапа: предварительный расчет и определение диаметра резьбы болта (шпильки); конструирования соединения; проверка прочности (оценка надежности) соединения.

Болт (шпилька, винт) установлен в отверстие корпусных деталей с зазором. Соединение нагружено внешней осевой силой F. Полагают, что вся внешняя нагрузка воспринимается болтом. Тогда в наименьшем сечении стержня по внутреннему диаметру резьбы будут действовать растягивающие напряжения

. (2.1)

Касательные напряжения в стержне тяги от затяжки обычно снимаются при действии внешней нагрузки благодаря раскручиванию стержня, поэтому в расчете не учитываются. Последнее условие при известной внешней нагрузке содержит лишь две переменных проектирования: материал болта и диаметр d₁. Зная материал, найдем внутренний диаметр резьбы, принимая нагрузку 25 кН

(2.2)

где S_Т - допускаемый коэффициент запаса прочности, [S_T]=2 [6].

Так как на съемнике установлен болт большим диаметром резьбы равный 10мм, то резьба может выдержать большую нагрузку.

Значение допускаемого напряжения находят по таблицам [6]. Вычисленные значения внутреннего диаметра округляют до ближайшего большего стандартного и, задаваясь конструктивной формой крепежной детали, по таблицам стандартов находят ее размеры.

Считать остальные элементы нет никакой необходимости, всю нагрузку воспринимает винт тяги с ручкой, поэтому если выдерживает он, то и остальные элементы выдержат.

Заключение

В курсовом проекте представлена технологическая карта на восстановление муфты подвижной 54-30057Б, в которой выбраны режимы обработки, методы восстановления, сосчитано время, требуемое на восстановление всех дефектов. Стоимость восстановления составила 269,4 рубля, что значительно меньше чем покупка новой детали, а значит восстановление экономически выгодно для предприятия.

Так же в курсовом проекте разработан съемник для выпрессовки втулок форсунки с двигателя, расчет на прочность показали, что элементы приспособления выдерживают нагрузку, значит приспособление будет надежно работать.

Литература

1.Рекомендации по использовании МТП при поточно-цикловом методе выполнения механизированных работ в растениеводстве. - Киров, 1987.

2.Комплексная система технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. - М.: 1985.

3.И.С.Серый и др. Курсовое и дипломное проектирование по надёжности и ремонту машин. - М.: Агропромиздат 1991.

4.Шерстобитов В.Д. Методические указания к курсовой работе.

5.Н.Ф. Баранов, Р.Ф. Курбанов, В.А. Лиханов, А.А. Лопарев. Дипломное проектирование. Киров 2005

6.Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Детали машин. Курсовое производство: Учебное пособие для машиностроительных специальных техникумов. - 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Высш. шк., 1990.-339 с.

Размещено на Allbest.ru

...