Проектирование технологического процесса восстановления оси гидроцилиндра стрелы экскаватора ЭО-4121А

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет мехатроника транспортных средств

Кафедра  технологии машиностроения и ремонта машин

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ  ЗАПИСКА

к  курсовому  проекту  по дисциплине  «Технология восстановления деталей и ремонта автомобилей»  на  тему:

“Проектирование технологического процесса восстановления коленчатого вала двигателя ЗМЗ 406 (ГАЗ-3110)”

 

 

 

 

                        Выполнил: ст.  гр. РПР-51

                                                Сушко В. А.

Проверил: асс. Болдовский В. Н.

 

 

 

 

 

 

Харьков 2011

РЕФЕРАТ

 

 

Курсовой проект содержит: 25 с., 3 табл., 4 литературных источников.

Объект исследования – поверхностный слой деталей автомобиля, изготовленных из конструкционных сталей.

Цель проекта – создание технологического маршрута восстановления оси экскаватора ЭО-4121А и планирование производственного участка.

Описано назначение, условия  работы и основные конструкционные  особенности оси экскаватора ЭО-4121А. Определен тип производства. Составлен технологический маршрут восстановления детали. Рассчитаны режимы резания для 4 операций. Спроектирован производственный участок восстановления оси экскаватора.

 

 

 

 

 

 

 

 

ДЕТАЛЬ, ОСЬ, ОПЕРАЦИЯ, РЕЖИМ РЕЗАНИЯ, ИНСТРУМЕНТ, ОБОРУДОВАНИЕ, СТАНОК, СКОРОСТЬ РЕЗАНИЯ, ПОДАЧА, ОСНОВНОЕ ВРЕМЯ.

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение…………………………………………………………………………...5

1 Назначение и особенности детали……………………………………………..7

1.1 Назначение и особенности  конструкции детали…………………………7

1.2 Определение типа производства…………………………………………..8

2 Маршрут восстановления  детали……………………………………………10

3 Расчет параметров восстановления ………………………………………….11

3.1 Расчет режима наплавки………………………………………………….11

3.2 Расчет режима сверления….…………………………………………….12

3.3 Расчет режима точения…..……………………………………………...15

3.4 Расчет режима резьбонаризания………………………………………...18

4 Планирование производственного  участка…………………………………..21

4.1 Расчет количества основного  оборудования……………………………21

4.2 Расчет коэффициента  загрузки оборудования…………………………..22

4.3 Расчет численности  станочников по видам выполняемых  работ……...22

4.4 Расчет площади проектирования  участка……………………………….23

Вывод……………………………………………………………………………..25

Список литературы………………………………………………………………26

Приложение А. Комплект документов технологического процесса

Приложение Б. Ведомость  технологического оборудования

  

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В настоящее время авторемонтное  производство является достаточно крупной  отраслью промышленности, наряду с  автомобилестроением призвано удовлетворять  растущие потребности народного  хозяйства страны в автомобилях, агрегатах, деталях. Благодаря ремонту  срок службы автомобилей значительно  повышается, а парк автомобилей, участвующих  в транспортном процессе, намного  увеличивается, следовательно, возникает необходимость совершенствования ремонтной базы для поддержания имеющейся техники в работоспособном состоянии. Это в полной мере относится и к предприятиям автомобильного транспорта, что требует значительного увеличения роли и повышения качества ремонта и технического обслуживания автомобилей.

На данный период времени  население не может обойтись без  использования в своей деятельности автомобиля, основным агрегатом которого, является двигатель. Для содержания двигателя в исправном состоянии требуется сеть авторемонтных конкурентоспособных предприятий. Важными задачами развития этих предприятий являются:

-повышение уровня специализации,  кооперации, и централизации ремонтного  производства;

-улучшение производственных  связей между отдельными предприятиями;

-значительное расширение  масштабов технического перевооружения  и реконструкции действующих  предприятий;

-внедрение высокоэффективного  оборудования, новых технологических  процессов;

-улучшение использования  производственных мощностей;

-снижение себестоимости  ремонтной продукции.

         По длительной эксплуатации автомобиль достигает такого состояния, когда их ремонт в условиях АТП становится техническим невозможным или экономически не целесообразным. В этом случае они направляются в централизованный текущий или капитальный ремонт на авторемонтное предприятие.

Текущий ремонт должен обеспечивать гарантированную работоспособность автомобиля на пробеге до очередного планового ремонта, причем этот пробег должен быть не менее пробега до очередного ТО-2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ ДЕТАЛИ

 

 

1. Назначение и особенности конструкции детали

 

Назначение оси гидроцилиндра стрелы экскаватора ЭО-4121А заключается в восприятии давления и передачи его на поршень цилиндра. Механизм предназначен для разгибания и сгибания стрелы одноковшового экскаватора. Ось гидроцилиндра работает в условиях трения, поэтому основные неисправности возникают в следствии износа поверхности оси.

Сложные условия работы оси вызывают повышенный износ ее поверхности, деформацию отдельных элементов конструкции и явления усталости материала, порождают крутильные и осевые его колебания. Поэтому конструкция детали должна обладать достаточной прочностью, жесткостью и износостойкостью при сравнительно небольшом весе.

Ось гидроцилиндра экскаватора  ЭО-4121А  производится точением на токарном станке из материала Сталь 40 по ГОСТ-4543-71.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определение типа производства

 

Тип производства представляет собой комплексную характеристику технических, организационных и  экономических особенностей производства, обусловленных широтой номенклатуры, регулярностью, стабильностью и  объемом выпуска продукции. Различают  три типа производства: единичное, серийное, массовое.

Определим тип производства:

где, N – годовая программа ремонта деталей;

а – количество дней запаса, а=5…7 дней;

Dр – количество рабочих дней в году, Dр=253 дня.

Масса детали 9,5 кг.

Тип производства является среднесерийным.

Среднесерийное производство занимает промежуточное место между  мелкосерийным и крупносерийным. Для данного типа производства характерно большое количество серий ограниченной номенклатуры. Серии повторяются  с известной регулярностью по периоду запуска и числу изделий  в партии; годичная номенклатура все  же шире, чем номенклатура выпуска  в каждом месяце. За рабочими местами  закреплена более узкая номенклатура операций. Оборудование универсальное и специальное, вид движения предметов труда - параллельно-последовательный. Заводы имеют развитую производственную структуру, заготовительные цеха специализируются по технологическому принципу, а в механосборочных цехах создаются предметно-замкнутые участки.

 

 

 

 

 

2. МАРШРУТ ВОСТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Таблица 2.1 – Маршрут восстановления детали

№ п/п	Наименование операции	Оборудование	Приспособления
005	Моечная	Моечная ванна	12%-й раствор каустической  соды
010	Наплавочная. Наплавить поверхность А длиной 195 мм	Установка дуговой наплавки УД-209	3-х кулачковый патрон  ГОСТ 18259-72; центр упорный ГОСТ 13214-79; проволока OK Autrod 5556; флюс АН-348 ГОСТ 9087-81
015	Наплавочная. Заплавить резьбу длиной 25 мм	Установка дуговой наплавки УД-209	3-х кулачковый патрон  ГОСТ 18259-72; центр упорный ГОСТ 13214-79; проволока OK Autrod 5556; флюс АН-348 ГОСТ 9087-81
020	Сверлильная. Сверлить отверстие диаметром 29,5 мм	Станок радиально-сверлильный 2М55	Тиски станочные ГОСТ 16518-90, сверло 29,5 мм Р6М6 ГОСТ 19546-74
025	Токарная. Точить поверхность А до d=90 мм.	Станок токарно-винторезный 16К20	3-х кулачковый патрон  ГОСТ 18259-72, центр упорный ГОСТ 13214-79, резец проходной из быстрорежущей стали ВК6 ГОСТ 18871-73.
030	Токарная. Снять фаски 150 и 450.	Станок токарно-винторезный 16К20	3-х кулачковый патрон  ГОСТ 18259-72, центр упорный ГОСТ 13214-79, резец проходной из быстрорежущей стали ВК6 ГОСТ 18871-73.
035	Резьбонарезная. Нарезать резьбу М30	Станок токарно-винторезный 16К20	3-х кулачковый патрон  ГОСТ 18259-72, центр упорный ГОСТ 13214-79, метчик м/р м30 ВК6 ГОСТ 18871-73.
040	Контрольная. Контролировать восстанавливаемые  размеры	Стол ОТК	Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89, микрометр МК 75-1 ГОСТ 6507-78

 

3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВОСТАНОВЛЕНИЯ

 

3.1 Расчет режима наплавки

 

Расчет операции 010.

При выполнении операции используется оборудование и приспособления –  установка дуговой наплавки УД-209 с источником питания, приспособление специальное для закрепления  детали; штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1 ГОСТ 166-89, проволока для наплавки Св08ГА по ГОСТ 2246-70; флюс АН-348А по ГОСТ 9087-81.

Продольная подача металлизатора S_мет=1,7 мм

Определим коэффициент проплавления, характеризующий форму сварочной  ванны:

(3.1)

где b – ширина сварочной ванны (b=10 мм);

       h – глубина сварочной ванны (h=10 мм).

Тогда      

Такие швы имеют повышенную стойкость против трещин и характеризуются  достаточно плавным переходом от металла шва к основному металлу.

Электрические параметры  режима заваривания назначаются  для оптимальных значений рассмотренных  величин. Сила тока:

       (3.2)

где K – коэффициент пропорциональности, обуславливаемый условиями сваривания, (принимаем К=1,3);

Принимаем I=220A.

Определение напряжения:

            (3.3)

где d_э – диаметр электродной проволоки, мм (принимаем d_э=2,2).

Тогда

Кинематические параметры  процесса наплавки определяют скорость перемещения сварочной головки. Эти параметры определяют исходя из обязательного условия равенства  объемов сварочной ванны и  затраты проволоки за единицу  времени:

               (3.4)

где V_n – скорость подачи проволоки, (принимаем V_n =1,2 м/мин);

      - коэффициент переноса металла электродной проволоки на деталь, (при наплавке под флюсом ).

 м/мин.                       (3.5)

Основное (машинное) время  при заваривании одного скола, мин:

;               (3.6)

где l – длина наплавляемой поверхности, (l =195 мм).

Получим мин.

Вспомогательное время на снятие и установку детали t_ВУ=4 мин.

Время обслуживания рабочего места время t_орм=0,5 мин.

Подготовительно-заключительное время Т_пз=8 мин.

Количество деталей в  партии принимаем Z=1 шт.

Определяем штучно-калькуляционное  время t_шк по формуле:

t_шк=2,1+3+0,5+8/1=13,6 мин.

 

 

3.2 Расчет режима сверления

 

Расчет операции 020.

Глубина резания:

 

t= 0,5D = 0,5∙29,5 = 14,75 мм;     (3.7)

 

D =29,5 мм – диаметр сверла;

 

s=0,33 мм/об – подача (№2, табл.25, стр.277)

 

Скорость резанья:

 

 ;        (3.8)

 

Т=45 мин - период стойкости сверла (№2, табл.30, стр.280);

 – коэффициент  (№2, табл.28);

m=0,2 – показатель степени (№2, табл.28);

y=0,7 – показатель степени (№2, табл.28);

q=0,4  - показатель степени (№2, табл.28);

 

- поправочный  коэффициент;

 – коэффициент на обрабатываемый материал (№2, табл.3);

 – коэффициент  на инструментальный материал (№2, табл.6);

=1 – коэффициент,  учитывающий глубину сверления  (№2, табл.31) ;

 

 

 

м/мин.

Крутящий момент:

;        (3.9)

 

0,0345 – коэффициент (№2, табл.32);

y=0,8 – показатель степени (№2, табл.32);

q=2  - показатель степени (№2, табл.28);

K_p=1 – коэффициент учитывающий условия обработки;

 

.

 

Осевая сила:

 

;      (3.10)

 

 68 – коэффициент (№2, табл.32);

y=0,7 – показатель степени (№2, табл.32);

q=1 - показатель степени (№2, табл.28);

K_p=1 – коэффициент учитывающий условия обработки;

 

.

 

Сила резанья:

 

;   (3.11)

 

x_p=1- показатель степени (№2, табл.28).

 

Мощность резания:

     (3.12)

n – частота вращения инструмента;

 

 об/мин;  (3.13)

 

Принимаем n=350 об/мин.

 м/об   (3.14)

Мощность станка N_ст=4,5 кВт;

 

 

 

Основное время на сверление одного отверстия равно:

,         (3.15)

где: ctg φ – угол наклона режущей грани к оси сверла при сверлении в деталь из стали: φ=35˚;

;

  мм - действительная  длинна обрабатываемой поверхности  детали;

 мм - величина перебега сверла;

Тогда

  мин.      (3.16)

 

 

3.3 Расчет режима точения

Расчет операции 025.

Глубина резания:

;         (3.17)

      ;

Подача:

s=0,07 мм/об - (№2, табл.2, стр.266);

Т=60 мин - период стойкости  резца (№2, табл.30, стр.280);

 

Скорость резания:

;  (3.18)

 

– коэффициент (№2, табл.17, стр.269);

y=0,2 – показатель степени (№2, табл.17, стр.269);

x=0,15 – показатель степени (№2, табл.17, стр.269);

m=0,2 – показатель степени (№2, табл.17, стр.269);

=1 – коэффициент  учитывающий условия обработки;

 

;

=1 - (№2, табл.4, стр.262);;

=0,8 - (№2, табл.5, стр.263);

=0,83 - (№2, табл.6, стр.263);

 

Частота вращения шпинделя:

 

мин^-1;      (3.19)

 

Действительная скорость резания:

 м/об.     (3.20)

Составляющая силы резания:

       (3.21)

 300 – коэффициент (№2, табл.22, стр.273);

y=0,75 – показатель степени (№2, табл.22, стр.273);

x=1  - показатель степени (№2, табл.22, стр.273);

  - показатель  степени  (№2, табл.22, стр.273);

=0,94 – коэффициент,  учитывающий условия обработки;

 

;

 

=1 - (№2, табл.4, стр.262);

- (№2, стр.262);

=0,8 - (№2, стр.263);

=0,1 - (№2, стр.263);

 Н.

 

Определение мощности затрачиваемой  на резание:

 

 кВт;     (3.22)

 

N_пт= N_пт /η=0,9/0,75=1,2 кВт – мощность потребная.

 

Основное время на обработку:

;       (3.23)

i = 2 – число рабочих проходов.

 

3.4 Расчет режима нарезания резьбы

 

Расчет операции 035.

Глубина резания:

 

t= 0,5D = 0,5∙30 = 15 мм;     (3.24)

 

D =30 мм – диаметр метчика;

 

s=0,08 мм/об – подача (№2, табл.25, стр.277)

 

Скорость резанья:

 

 ;        (3.25)

 

Т=90 мин - период стойкости метчика (№2, табл.30, стр.280);

 – коэффициент  (№2, табл.49);

m=1 – показатель степени (№2, табл.49);

y=0,5 – показатель степени (№2, табл.49);

q=1,2  - показатель степени (№2, табл.49);

 

- поправочный  коэффициент;

 – коэффициент на обрабатываемый материал (№2, табл.3);

 – коэффициент  на инструментальный материал (№2, табл.6);

=1 – коэффициент,  учитывающий глубину сверления  (№2, табл.31) ;

 

 

 

м/мин.

Крутящий момент:

;        (3.26)

P – шаг резьбы, мм;

0,027 – коэффициент (№2, табл.51);

y=1,5 – показатель степени (№2, табл.51);

q=1,4  - показатель степени (№2, табл.51);

K_p=1 – коэффициент учитывающий условия обработки;

 

.

Мощность резания:

     (3.27)

n – частота вращения инструмента;

 

 об/мин;  (3.28)

 

Принимаем n=350 об/мин.

 м/об   (3.29)

Мощность станка N_ст=4,5 кВт;

 

 

 

Основное время на сверление одного отверстия равно:

,         (3.30)

где: ctg φ – угол наклона режущей грани к оси сверла при сверлении в деталь из стали: φ=35˚;

;

  мм - действительная  длинна обрабатываемой поверхности  детали;

 мм - величина перебега сверла;

Тогда

  мин.      (3.31)

 

4 ПЛАНИРОВАНИЕ  ПРОИЗВОДСТВЕННОГО УЧАСТКА

 

 

На производственном участке  установленный следующий режим  работы: 5-ти дневная рабочая неделя с 2-мя выходными. Продолжительность рабочей недели 41 час. Работа выполняется в 2 смены. Количество рабочих дней в году – 253 дня.

Исходные данные:

- действительный годовой фонд рабочего времени: Ф_др=2030 ч.

- действительный годовой фонд работы оборудования: Ф_до=2030 ч.

 

4.1 Расчет количества  основного оборудования

 

Общее количество основного  оборудования рассчитываем по формуле:

,                                                       (4.1)

где Т=95000 – трудоемкость годовой программы, чел.ч.;

Ф_до – действительный фонд работы оборудования;

станка.

Принимаем n=24 станка.

Распределяем общее количество оборудования по группам станков:

- токарные  станков

Принимаем станков

- шлифовальные  станка

Принимаем станка

- сверлильные станка

Принимаем станка

 

 

 

- прочие станки  станка

Принимаем станка

 

4.2 Расчет коэффициента загрузки оборудования

 

Согласно полученному  количеству оборудования определяем коэффициент  загрузки оборудования

,                                                           (4.2)

где П_Р – расчетное количество оборудования;

П_П – принятое количество оборудования.

Коэффициент загрузки токарных станков:

,

Коэффициент загрузки фрезерных  станков:

,

Коэффициент загрузки шлифовальных станков:

,

Коэффициент загрузки резьбо-нарезных станков:

,

Коэффициент загрузки прочих станков:

.

 

4.3 Расчет численности станочников по видам выполняемых работ

 

Численность станочников  по видам выполняемых работ определяем по формуле:

,                                                        (4.3)

где η – коэффициент  многостаночного оборудования, η=1,5.

Тогда человек

Принимаем m=16 человек.

Общую численность рабочих  распределяем по видам работ:

- токари  человек

Принимаем человек

- фрезеровщики  человека

Принимаем человека

- шлифовальщики человека

Принимаем человека

- сверлильщики человека

Принимаем человека

- токари  человека

Принимаем человек

 

4.4 Расчет площади проектируемого участка

 

Расчет площади участка  можно производить на основании полученных результатов по определению расчета рабочих, номенклатуры количества оборудования с учетом объема производства.

Площадь участка цеха рассчитывается по формуле, м²:

,                                                         (4.4)

где n – количество станков;

f – удельная площадь  на один станок, f=3,8 м²;

k – коэффициент громоздкости  оборудования, k=3.

 м²

Принимаем в расчетах F=274 м²

Длинна участка, м:

,                                                              (4.5)

где H – ширина участка  цеха, H=12 м.

Поскольку необходимо обеспечить наг колон равный 6 м, то длину  участка цеха принимаем равной 24 м.

 м²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВЫВОДЫ

 

 

В ходе выполнения курсового  проекта было выполнено следующее:

1. Изучено назначение и условия работы коленчатого вала ЗМЗ 406 автомобиля ГАЗ 3110, а также его конструкционные особенности.

2. Была составлены маршрутная карта восстановления детали с указанием всех станков, инструментов и расходных материалов.

 3. В графической части курсового проекта представлено ремонтный чертеж детали, карта эскизов технологического процесса восстановления, чертеж цеха по восстановлению коленчатых валов ЗМЗ 406.

В курсовом проекте разработан технологический процесс восстановления коленчатого вала  путем наплавки и фрезерования шпоночного паза, скругления галтелей коренных и шатунных шеек, а также шлифование и полирование  шеек под ремонтный размер. Были рассчитаны режимы наплавки, фрезерования, шлифования и полирования, а также  бы спроектирован цех по восстановлению коленчатых валов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Методические указания  по оформлению чертежей в курсовых и дипломных, составители: М.Е. Бесклетный,  В.Н. Болдовский,       С.А. Торяник – Харьков: ХНАДУ, 2007. – 17 с.
2. Основы проектирования машиностроительных заводов. М.Е. Егоров. – М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1959. – 470 с.
3. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживания автомобиля «Волга» ГАЗ-3110. Л.Д. Кальмансон, В.Б. Реутов. – М.: Издательство «Колесо», 200. – 330 с.
4. Справочник конструктора машиностроителя: в 3-х т.: Т.2/Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. -4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. -496с.:ил.