Восстановление автомобильного вала

 

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

запорожский  национальный  технический  университет

 

 

 

Кафедра ОТСП

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы ИФ-410                    В.Л. Радченко

 

Проверил:

Доцент                                                                                           В.В. Нетребко

 

Принял:

Доцент                               Е.Н. Матвейшин

 

 

 

 

 

 

2015

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ	3
1 Технологический процесс восстановления  детали	4
1.1 Разработка технологического процесса восстановления детали	4
1.2 Исходные данные	4
2 Выбор способа восстановления  детали	9
3 Расчет партий детали	12
4 Разработка маршрута технологического  процесса восстановления детали	12
5 Расчет припусков на механическую  обработку	15
6 Расчет режимов обработки (восстановления детали)	20
7 Техническое нормирование работ	25
8 Обоснование и описание применяемого оборудования	28
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	29
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	30
Приложение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В процессе эксплуатации автомобиля надежность, заложенная в нем при конструировании и производстве, снижается вследствие возникновения различных неисправностей.

В поддержании технического состояния автомобилей на требуемом уровне большую роль играет планово-предупредительная система технического обслуживания и ремонта. В процессе проведения технического обслуживания и текущего ремонта выполняются работы по устранению возникших неисправностей и замене наиболее быстро изнашиваемых деталей (поршневые кольца, эксплуатационные вкладыши и др.). И все же при длительной эксплуатации автомобилей наступает момент, когда вследствие износа корпусных и других основных деталей надежность автомобиля снижается настолько, что восстановление его средствами эксплуатационных предприятий становится невозможным. В этом случае автомобиль подлежит капитальному ремонту.

Все основные детали автомобиля являются, достаточно сложными в конструктивно-технологическом отношении и на их изготовление затрачивается много овеществленного труда, черных и цветных металлов, в том числе легированных сталей. Не использование в дальнейшем дорогостоящих деталей, имеющих небольшие износы, и тем более деталей с допустимым износом было бы экономически не оправданным. Восстановление  работоспособности и использование указанных деталей в масштабах страны является проблемой большого народнохозяйственного значения. Решение этой проблемы и является одной из основных задач авторемонтного производства.

Задачи курсовой работы:

• выбрать способ восстановления деталей;

• составить технические условия на контроль и сортировку деталей;

• разработать маршрут восстановления детали;

• рассчитать режимы резания и подобрать необходимое технологическое оборудование;

• определить норму времени и технологическую себестоимость восстановления. 
  

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВАЛА        ПЕДАЛИ АВТОМОБИЛЯ

 

 

1.1 Разработка технологического процесса восстановления детали

 

Технологический процесс восстановления детали включает в себя описание условий работы детали, особенностей её конструкции, установление возможных дефектов с заключением по каждому дефекту, разработку маршрута технологического процесса восстановления детали, расчёт припусков на обработку, расчёт времени обработки.

 

1.2 Исходные данные

 

Материал детали – сталь 18ХГТ (ГОСТ 4543-71).

Вид термообработки – закалка ТВЧ.

Шероховатость:

- резьба – Ra = 3,2;

- поверхности под втулки – Ra = 1,25;

- шпоночного паза – Ra = 2,5;

- поверхности под подшипник  – Ra = 1,25;

- шлицы – Ra = 1,25;

Точность обработки:

- резьба – класс точности 5, квалитет 12;

- поверхности под втулки – класс точности 3, квалитет 9;

- шпоночного паза – класс  точности 4, квалитет 11;

- поверхности под подшипник  – класс точности 3, квалитет 9;

- шлицы – класс точности 3, квалитет 9.

Базовыми поверхностями являются центровочные отверстия.

Класс детали – вал (обработка резанием).

Анализируя условия работы детали и характер нагрузок (знакопеременные) в процессе её эксплуатации, приходим к выводу, что вал редуктора автомобиля может иметь следующие дефекты: смятие металла (шпоночные пазы, шлицы), ослабление посадок под подшипники и втулки, износ резьбы и т.д.

 

Составим дефектную карту на контроль и сортировку детали (таблица 1.1)

 

 

Таблица 1.1 – Дефектная карта

 

Дефектная карта
Вал редуктора автомобиля
					Обозначение
					СМД8-1904-1Б
					Материал
					Сталь 18ХГТ
					ГОСТ 4543-71
					Твёрдость
					НВ 149…187
Позиция	Возможный дефект	Способ установления дефекта и средства контроля	Размер, мм			Заключение
			по рабочему чертежу	допусти- мый без ремонта
1	2	3	4	5		6
1	Износ паза под шпонку	Калибр 5,5 мм		5,5		Ремонтировать. Наплавка с последующим фрезерованием под размер рабочего чертежа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.1

 

1	2	3	4	5	6
2	Износ резьбы	Осмотр. Кольцо резьбовое или сопряжённая деталь	М22х1,5	-	Ремонтировать. Наплавка с последующим срезанием старой резьбы, проточкой и нарезанием резьбы по рабочему чертежу М22х1,5
3	Износ шейки вала под шариковый подшипник	Скоба 28,708мм, Микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		27,65	Ремонтировать. Хромировать с последующей обработкой под размер рабочего чертежа
4	Износ шейки вала под сальник	Скоба 29,80 мм, микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		29,80	Ремонтировать. Хромирование с последующей обработкой под размер рабочего чертежа

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.1

 

1	2	3	4	5	6
5	Износ шейки вала под втулку	Скоба 45,1 мм, микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		45,0	Ремонтировать. Хромирование с последующей обработкой под размер рабочего чертежа
6	Износ шейки вала под шариковый подшипник	Скоба 39,86 мм, микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		39,86	Ремонтировать. Хромировать с последующей обработкой под размер рабочего чертежа
7	Износ шлицевых выступов по наружному диаметру	Скоба 35,73 мм, микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		35,73	Ремонтировать. Наплавить, проточить шлицевую часть.
8	Износ шлицев по ширине	Шлицевый калибр 7,70 мм		7,7	Ремонтировать. Наплавить, фрезеровать шлицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание таблицы 1.1

 

1	2	3	4	5	6
9	Износ шейки вала	Скоба 31,45 мм, микрометр 25-50 мм ГОСТ 8111-02500 Д		31,45	Ремонтировать. Хромировать с последующей обработкой под размер рабочего чертежа
10	Износ резьбы	Осмотр. Сопряжённая деталь	М20х1,5-6g	-	Ремонтировать. Наплавка с последующей проточкой и нарезанием резьбы по рабочему чертежу М20х1,5-6g

 

 

 

2. ВЫБОР СПОСОБА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

 

 

Выбор способа зависит от конструкторско-технологических особенностей детали, условия ее работы, величины износа и особенностей самих способов восстановления.

Зная конструкторско-технологические особенности детали и условия ее работы, а также эксплуатационные свойства различных способов восстановления, можно в первом приближении решить вопрос о применении того или иного способа восстановления. Оценка способа восстановления дается по трем критериям – применимости, долговечности и экономичности.

Критерий применимости (технологический) определяет принципиальную возможность применения различных способов восстановления по отношению к конкретной детали.

Характеристика различных способов восстановления деталей приведена в таблице 1 . Этот критерий не может быть выражен числом и является предварительным, поскольку с его помощью нельзя решить вопрос выбора рационального способа восстановления, если их несколько.

Для выбора рационального способа необходимо применить критерий долговечности, который выражается коэффициентом долговечности для каждого из способов восстановления и условий работы в узле. Критерий долговечности определяет работоспособность восстанавливаемой детали и определяется отношением долговечности восстановленной детали к долговечности новой. Чтобы обеспечить работоспособность детали на весь межремонтный пробег агрегата долговечность применяемого способа должна быть не ниже 0,85 (Kg = 0,85). Коэффициент долговечности Kg определяем по таблице 2.

Окончательное решение вопроса о выборе рационального способа восстановления принимается при помощи технико-экономического критерия, связывающего долговечность отремонтированной детали с себестоимостью ее восстановления.

Окончательное решение о восстановлении детали принимается в том случае, если себестоимость восстановления не превышает стоимости новой детали с учетом срока службы восстановленной детали, т.е.

Св = Кд Сн,                                                         (2.1)

где Св – себестоимость восстановленной детали, руб.;

Сн – стоимость новой детали по прейскуранту, принимаем Сн=30 тыс. руб.;

Кд – коэффициент долговечности, принимаем Кд=0,95 для наплавки в среде углекислого газа.

Св = 30 ·0,95=28,5 тыс. руб.

Стоимость восстановленной детали ориентировочно определим по формуле

,                               (2.2)

где Q – расход материалов при восстановлении детали, отнесенный к единице поверхности (таблица 1.3), принимаем Q=3,8 г/см2;

S – площадь детали, подлежащая восстановлению;

S = =69 см2;

а – стоимость единицы массы материалов при восстановлении (таблица 1.3), принимаем а=44,6 руб/г;

tоб – общее время на восстановление условной детали в мин.,

tоб = tо +  tпз;

tо – время на восстановление дефекта (таблица 1.3), принимаем tо=8,8 мин.;

tпз – время на механическую обработку перед восстановлением и после, принимаем tпз=5,6 мин.;

tоб=8,8+5,6=14,4 мин.;

l – тарифная ставка рабочего в  зависимости от разряда выполняемой работы, руб./мин;

Н – процент накладных расходов (для ремонтных предприятий 210…250%) (таблица 1.4), принимаем H=250.

Тарифную ставку l рабочего можем определить исходя из установленной минимальной заработной платы с учетом разряда работы:

,                                                                           (2.3)

где L – минимальная заработная плата, L=100 000 руб.;

Kтар – коэффициент, учитывающий разряд работы, Kтар =2,31 для наплавки;

Т – продолжительность времени работы, Т=12300 мин.

 руб/мин.

Стоимость восстановленной детали:

.

Таким образом, приходим к выводу, что выбранный способ восстановления детали (наплавка в среде углекислого газа) экономически целесообразен.

3 РАСЧЕТ ПАРТИЙ  ДЕТАЛИ

 

 

В условиях серийного производства размер партии деталей примем равный размеру месячной потребности в ремонтируемых деталях, и может быть определен по формуле

,                                                        (3.1)

где m – партия деталей, шт.;

N – производственная программа ремонта, N=400 шт. ;

Kp – коэффициент ремонта (0,3 – 0,9), принимаем Kp=0,5;

n – количество одноименных деталей в агрегате, автомобиле, n =1.

 

шт.

 

 

4 РАЗРАБОТКА МАРШРУТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

 

 

В этом разделе разрабатываем план операции по устранению комплекса дефектов, объединенных общим маршрутом. При этом технологический маршрут составляем не путем сложения технологических процессов устранения каждого дефекта в отдельности, а с учетом следующих требований:

• одноименные операции по всем дефектам маршрута должны быть устранены;
• каждая последующая операция должна обеспечить сохранность качества рабочих поверхностей детали, достигнутого при предыдущих операциях;
• в начале должны идти подготовительные операции, затем сварочные, кузнечные, прессовые и в заключении шлифовальные и доводочные.

Разработанный и окончательно принятый маршрут технологического процесса сведем в маршрутную карту таблица 4.1.

Базовые поверхности для обработки выбираем с таким расчетом, чтобы при установке и зажиме обрабатываемой детали не смещалась приданном ей положении и не деформировалась под действием сил резания и зажимов. Если на детали сохранились базовые поверхности, по которым обрабатывалась при изготовлении, то при восстановлении будем базироваться по этим поверхностям. Поврежденные базовые поверхности будем исправлять.

 

Таблица 4.1 – Маршрутная карта

 

Маршрутная карта								Группа
Наименование				код				материал
Вал редуктора автомобиля				СМД8-1904-1Б				Сталь 18ХГТ         ГОСТ 4543-71
N	Наименование операции		Оборудование			Приспособление	Примечание
1	2		3			4	5
005	Мойка		Машина моечная        ОМ-5360			Моющий раствор Лабомид 201	Все поверхности
010	Токарная 1 Точить поверхность           2 (Ø22 мм) Переустановить деталь 2 Точить поверхности 7(Ø38 мм), 10 (Ø20 мм)		Станок токарно-винторезный  16К20			Цанга ГОСТ2877-80. Центр (задний) ГОСТ8742-75. Патрон трехкулачковый ГОСТ24351-80. Люнет	Поверхности 2 (Ø22 мм) и 10 (Ø20 мм) точить до срезания резьбы.  Поверхность 7 (Ø38 мм) точить до срезания шлицев
015	Наплавка в среде углекислого газа 1 Наплавлять поверхности 1 (шпоночный паз b=5 мм, h=4,5 мм), 2 (Ø22 мм) Переустановить деталь 2 Наплавлять поверхности      7 (Ø38 мм),        8 (b=5 мм),        10 (Ø20 мм)	Полуавтомат А-580М			Цанга ГОСТ2877-80. Центр (задний) ГОСТ8742-75. Патрон трехкулачковый ГОСТ24351-80. Люнет			Обеспечить равномерный слой наплавки без пор, раковин, инородных включений. Не допускается непроплавление рабочих поверхностей

 

 

 

Продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4		5
020	Гальваническая 1 Хромировать поверхности      3 (Ø27,8мм),       4 (Ø30 мм),        5 (Ø45,1 мм),     6 (Ø40 мм),        9 (Ø32 мм)	Ванна для хромирования	Щипцы, подвесное приспособление, предохранительные втулки и колпаки	Перед хромированием произвести обезжиривание и активацию поверхностей подлежащих покрытию. Поверхности, не подлежащие обработке изолировать
025	Токарная 1 Черновое точение поверхности 2 (Ø22 мм) 2 Нарезать резьбу (М22х1,5-6g) Переустановить деталь 3 Черновое точение поверхности 7 (Ø38 мм) 4 Чистовое точение поверхности 7 (Ø38 мм) 5 Расточить поверхность 10 (Ø20 мм), 6 Нарезать резьбу (М20х1,5-6g)	Станок токарно-винторезный 16К20	Цанга ГОСТ2877-80. Центр (задний) ГОСТ8742-75. Патрон трехкулачковый ГОСТ24351-80. Люнет		Обработку всех поверхностей производить под размер рабочего чертежа
030	Фрезерная 1 Фрезеровать шпоночный паз (b=5 мм, h=4,5 мм)	Станок фрезерный 6712П	Приспособление станочное зажимное для фрезерования шпоночного паза		Фрезеровать шпоночный паз (дефект 2) под размер рабочего чертежа. Диаметр фрезы 70 мм
035	Шлицефрезерная 1 Фрезеровать шлицы (наружный Ø35,95 мм, внутренний   Ø28 мм,     b=7,93 мм)	Станок шлицефрезерный  5350	Цанга ГОСТ2877-80. Центр (задний) ГОСТ8742-75		Фрезеровать шлицы под размер рабочего чертежа

Окончание таблицы 4.1

 

1	2	3	4	5
040	Шлифовальная 1 Шлифовать поверхности 1 (шпоночный паз b=5 мм, h=4,5 мм),                    3 (Ø27,8мм),      4 (Ø30 мм),          5 (Ø45,1 мм) Переустановить деталь 2 Шлифовать поверхности         6 (Ø40 мм),          7 (Ø38 мм),            9 (Ø32 мм)	Станок 3М150	Цанга ГОСТ2877-80. Центр (задний) ГОСТ8742-75	Шлифование производить под размер рабочего чертежа. Обеспечить требуемую шероховатость поверхностей
045	Контрольная	Стол ОТК	-	Для всех дефектов

 

 

5 РАСЧЁТ ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ

 

 

Определяем минимальный припуск для данной детали, то есть для тел вращения:

 

2· =2· ,                                (5.1)

где   - величина шероховатости обрабатываемой поверхности детали, полученная на предшествующем переходе операции, мкм;

- величина дефектного слоя поверхности  детали, полученная на предшествующем переходе, мкм;

- величина погрешности пространственных  отклонений на предшествующем переходе, мкм.

Погрешность промежуточных пространственных отклонений равна:

= , мм,                                                                                            (5.2)

где - коэффициент уточнения формы [12],

-  величина погрешности пространственных отклонений ремонтируемой поверхности, мм.

= ,  мм,                               (5.3)

где  =1 мм - погрешность смятия заготовки [12];

- погрешность коробления заготовки, которая в общем, виде может  быть определена по формуле (8);

- погрешность смещения оси заготовки  от геометрической оси, значение которой можно определить по формуле (9);

= , мм,                                                              (5.4)

где   - удельная кривизна заготовки в мкм на один миллиметр длины и диаметра;

l – длина обрабатываемой поверхности, мм.

= , мм,                                                                          (5.5)

где - допуск на поверхности, используемые в качестве базовых.

Графа таблицы 5.1 «Расчётный размер dр» заполняется начиная с конечного размера путём последовательного прибавления расчётного минимального припуска каждого технологического перехода.

Записав в соответствующей графе расчётной таблицы значения допусков на каждый технологический переход в графе «Наименьший предельный размер» определим их значение для каждого технологического перехода, округляя расчётные размеры увеличением их значений. Наибольшие предельные размеры вычисляем прибавлением допуска к округлённому наименьшему предельному размеру.

Предельные значения припусков определяем как разность наибольших предельных размеров и  – как разность наименьших предельных размеров предшествующего и выполняемого переходов.

При ремонте детали необходимо определить толщину слоя покрытия, которая равна сумме межоперационных припусков с учетом величины износа и механической обработки, предшествующих способу восстановления:

,                                              (5.6)

где Zi – припуск на механическую обработку, предшествующую способу восстановления, с целью удаления дефектов в поверхностном слое детали;

hизн – величина износа восстанавливаемой поверхности детали, мм (задаётся);

SZmaxi – суммарный припуск на механическую обработку, мм.

 

Приведём пример расчёта припусков на черновое точение:

= мм;

= , мм;

= мм =1820 мкм;

=0,06·1820=109 мкм.

2· =2· ;

dр3= 36,22+0,418=36,64≈36,7 мм;

dmax3 = 36,7+160/1000=36,86 мм;

2· =43,5-36,86=6,64 мм = 6640 мкм;

2· = 41,0-36,7=4,3 мм = 4300 мкм;

Расчет припусков для других операций производится аналогично. Результаты расчётов сведены в таблицу 5.1.

Произведём расчёт толщины слоя покрытия по формуле :

h=0,133+0,19+3,845=4,2 мм.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.1 – Карта припусков на обработку по технологическим операциям (переходам)

 

 

Технологические операции по поверхности	Элементы припуска, мкм			Расчетный припуск 2Zmin	Расчётный размер dр, мм	Допуск на размер d, мкм	Предельный размер, мм			Предельные значение припуска, мкм		Квалитет точности размера IT
	RZ	T	r				dmin	dmax		2	2
1. Точение чистовое	10	20	73	2·133	35,65	25	35,65		35,68	450	550	7
2. Наплавка	150	200	1820	–	40,98	2500	41,0		43,5	–	–	12
3. Точение черновое	50	50	109	2·2170	36,64	160	36,7		36,86	4300	6640	11
4. Точение чистовое	30	30	73	2·209	36,22	62	36,22		36,28	480	580	9
5. Фрезерование	10	15	55	2·133	35,95	39	35,95		35,99	270	290	8
6. Шлифование	5	15	36	2·80	35,79	16	35,79		35,81	460	180	6