Унянин А.Н. Курсовое проектирование по технологии производства и ремонта автомобилей

Подождите немного. Документ загружается.

Для определения способа (вида) ремонта на ремонтных чертежах помеща-

ют соответствующие технологические указания.

Содержание графы «Материал» основной надписи должно соответствовать

содержанию аналогичной графы рабочего чертежа детали. Обозначение отме-

ченных стандартов на материалы не указывают.

Карта технических условий на дефектацию и ремонтный чертеж детали-

муфты выключения сцепления автомобиля приведены в приложениях 3

и 4 со-

ответственно.

Студент приводит ремонтный чертеж в графической части проекта на лис-

те технологических эскизов ремонта детали.

7.3. Выбор способов устранения дефектов детали

При выборе рациональных способов устранения дефектов детали можно

использовать приложения 5–7 [1]. Целесообразные способы восстановления ус-

танавливают на основе конструкторско-технологических характеристик детали.

К ним относят (по кодовому

обозначению приложений 5–7): 11 – вид основного

материала детали; 12 – вид восстанавливаемой поверхности; 13 – материал по-

крытия; 14 – предельно (минимально) допустимый диаметр восстанавливаемой

поверхности (наружный), мм; 15 – минимально допустимый диаметр восста-

навливаемой поверхности (внутренний), мм; 16 – минимальная толщина (глу-

бина) наращивания (упрочнения), мм; 17 – максимальная толщина (глубина)

наращивания (упрочнения), мм; 18 – сопряжения или посадки восстанавливае-

мой поверхности; 19 – вид нагрузки на восстанавливаемую

поверхность.

С учетом номенклатуры деталей-представителей, рекомендуемых для вос-

становления тем или иным способом (код 33), выбирают ряд альтернативных

способов восстановления ремонтируемой детали.

Выбранные способы оценивают по показателям физико-механических

свойств деталей (см. приложения 5–11): 20 – коэффициент износостойкости;

21 – коэффициент выносливости; 22 – коэффициент сцепляемости; 23 – коэф-

фициент долговечности; 24 – микротвердость. Окончательный выбор способов

восстановления производят исходя из

технико-экономических показателей ка-

ждого способа: 25 – удельный расход материала, кг/мм

; 26 – удельная трудо-

емкость наращивания, н-ч/м

; 27 – удельная трудоемкость подготовительно-

заключительной обработки, н-ч/м

; 28 – удельная суммарная трудоемкость,

н-ч/м

; 29 – коэффициент производительности процесса; 30 – удельная стои-

мость восстановления, руб./м

; 31 – показатель технико-экономической оценки,

руб./м

; 32 – удельная энергоемкость, кВт · ч/м

С учетом недостатков способов восстановления (код 34) выбирают эконо-

мически целесообразные один или несколько из них, обеспечивающие необхо-

димый уровень качества.

Пример.

Выбрать способ восстановления диаметрального размера коренных шеек

коленчатого вала двигателя автомобиля.

Определяем конструкторско-технологические характеристики коленвала

(приложение 5): материал (код 11) – сталь 45; вид восстанавливаемой поверх-

ности (код 12) – наружная цилиндрическая; минимально допустимый диаметр

восстанавливаемой поверхности (код 14) – 72 мм; минимальная толщина нара-

щивания (код 16) – 2,5 мм; вид сопряжения восстанавливаемой поверхности

(код 18) – подвижное; вид нагрузки на восстанавливаемую

поверхность (код 19)

– значительные динамические и знакопеременные.

По конструкторско-технологическим показателям определяют примени-

мость способов восстановления (в соответствии с кодовым обозначением при-

ложений 5–11): 08-09В – наплавка под слоем флюса (приложение 5); 10-11Е –

вибродуговая наплавка (приложение 6); 15-15А – железнение (приложение 7).

Учитывая, что коленчатый вал является одной из основных деталей, лими-

тирующих межремонтный ресурс двигателя,

определяют уровень физико-меха-

нических свойств, которые должны быть обеспечены при восстановлении ко-

ренных шеек:

20 – коэффициент износостойкости – ≥ 0,8;

21 – коэффициент выносливости – ≥ 0,8;

22 – коэффициент сцепляемости – ≥ 0,8;

23 – коэффициент долговечности – ≥ 0,8;

24 – микротвердость – ≥ 6000 МПа.

Вышеуказанные свойства могут быть обеспечены следующими способами:

09, 09В, 11В, (11Д), 15, 15А (см. приложения 5–7).

Для удобства сравнения технико-экономических

показателей альтернатив-

ных способов восстановления соответствующие данные сводим в табл. 1.

1. Технико-экономические показатели альтернативных способов

восстановления коленчатого вала двигателя

Код 09 09В 11В 11Д 15 15А

28 21,3 – 24,0 21,3 – 24,0 30,6 26,7 14,8 – 16,8 13,4 – 14,8

29 1,44 – 1,61 1,44 – 1,61 0,97 – 1,04 1,1 – 1,2 2,0 – 2,25 2,3 – 2,6

30 38,6 – 47,0 38,6 – 47,0 66,5 – 68,0 56 – 59 29,7 – 24,8 29,7 – 34,8

31 47,8 – 58,0 22,0 – 37,0 33,8 – 41,0 33,8 – 41,0 27,0 – 31,5 27,0 – 32,1

32 286 286 234 234 – –

С учетом недостатков способов восстановления, приведенных в приложе-

ниях 5–7 (код 34), и анализа технико-экономических показателей установлено,

что для восстановления диаметральных размеров коренных шеек коленчатого

вала рациональными способами являются железнение (код 15) и наплавка под

слоем флюса (код 09В).

Вопрос о выборе рационального способа восстановления окончательно

решают на основе технико-экономического критерия [7]:

ндв

СКС

⋅

≤

, (2)

где С

и С

– соответственно стоимость восстановленной и новой детали,

руб.;

– критерий долговечности при выбранном способе восстановления.

Этот критерий определяют по формуле

К = , (3)

где Д

и Д

– соответственно долговечность восстановленной и новой де-

тали, ч.

В ПЗ приводят последовательность выбора рациональных способов вос-

становления дефектов детали, а также описание выбранного способа восста-

новления.

7.4. Выбор технологических баз и схем установки детали при ремонте

Выбор технологических баз (ТБ) в значительной степени определяет точ-

ность получения линейных и угловых

размеров детали в процессе ремонта.

При выборе технологических баз руководствуются следующими положе-

ниями [6 – 8]:

- в качестве ТБ при ремонте рекомендуют принимать поверхности (оси),

служившие технологическими базами при изготовлении детали и не восприни-

мающие значительные воздействия в процессе эксплуатации;

- при прочих равных условиях меньшие погрешности имеют место, когда

используют на всех операциях

одни и те же базы, т. е. когда соблюдается прин-

цип единства баз;

- желательно совмещать ТБ с конструкторскими базами ремонтируемой

детали, т. е. использовать принцип совмещения баз;

- поверхности, используемые в качестве ТБ на операциях окончательной

обработки, должны отличаться наибольшей точностью;

- при отсутствии у ремонтируемой детали надежных ТБ (или при

«утрате»

их в процессе эксплуатации) можно создавать искусственные ТБ, включив в

технологический процесс дополнительные операции, на которых эти базы об-

рабатывают.

Выбор технологических баз при ремонте детали сопровождают расчетом

погрешностей базирования ω

(погрешностей несовмещения баз), что является

основой для обоснования выбранной схемы установки детали. Схема установки

считается приемлемой, если производственная погрешность ω, равная сумме

погрешности базирования ω

и погрешности технологической системы ω

т.с

, не

превышает допуска Т на размер, выдерживаемый на выполняемом технологи-

ческом переходе или операции, т. е.

с.тб

≥

При выполнении последнего технологического перехода обработки по-

верхностей, являющихся границами какого-либо размера, производственная

погрешность ω не должна превышать величины допуска Т, указанного в ре-

монтном чертеже.

Принципы расчета погрешностей базирования и примеры их расчета для ти-

повых схем установки заготовки ремонтируемой детали приведены в учебных по-

собиях [2, 5, 11]. Изложенные в

них подходы можно использовать, прежде всего,

для расчета ω

при обработке на настроенных станках, работающих по методу ав-

томатического получения размеров, который получил широкое распространение в

условиях серийного, крупносерийного и массового производства. В этом случае

точность обеспечивается путем установки режущего инструмента в определенное

положение относительно установочных элементов приспособления.

При обработке в процессе ремонта заготовок деталей в условиях единич-

ного

и мелкосерийного производства широко используют проверочные базы

[9]. Проверочной базой называют поверхность, ось, линию или точку заготовки

или детали, по отношению к которым производится выверка положения заго-

товки на станке или установка инструмента при обработке заготовки, а также

выверка положения других деталей или сборочных единиц при сборке изделия.

Пример.

На операции обработки заготовки втулки (рис. 5) на токарном станке не-

обходимо выдержать точность по линейным размерам А, Б, В и Г и угловым

размерам α и β.

Исходной базой углового размера α является поверхность 1 заготовки.

Чтобы свести погрешность базирования по размеру α к нулю, поверхность 1

следует использовать в качестве установочной ТБ

. Ось цилиндрической по-

верхности 2, являющейся исходной базой размера Б, можно использовать в ка-

честве двойной опорной ТБ. Данную схему базирования можно реализовать,

установив заготовку в трехкулачковый самоцентрирующий патрон.

Исходные базы размеров А, Б и α будут совмещены с ТБ, поэтому погреш-

ности базирования по этим размерам будут равны нулю, а

их производственные

погрешности определятся лишь соответствующими погрешностями технологи-

ческой системы:

= ω

т.с

; ω

= ω

т.с

; ω

= ω

т.с

Погрешность базирования по размеру Г определяется допуском Т (по-

грешностью) базисного размера Д, связывающего исходную базу размера Г (ось

поверхности 3) и ТБ (ось поверхности 2), т. е. ω

= Т

Погрешность базирования по угловому размеру β зависит от допуска ба-

зисного размера γ, связывающего исходную базу размера β (поверхность 4) с

ТБ (поверхностью 1), т. е.

=ω Т

Производственные погрешности по размерам Г и β будут равны

= Т

+ ω

т.с

;

= Т

+ ω

т.с

Исходной базой размера В (см. рис. 5) является поверхность 4 заготовки,

которая не является ТБ, поэтому при работе на настроенных станках (по методу

автоматического получения размеров) погрешность базирования по этому раз-

меру будет равна:

Т=ω

Если же в условиях единичного или мелкосерийного производства исполь-

зовать поверхность 4 в качестве проверочной базы и выверить относительно нее

положение инструмента, то погрешность базирования по этому размеру будет

равна нулю, т. е.

, а производственная погрешность по размеру В ω

=ω

= ω

т.с

Поверхность 4 является исходной базой и углового размера β. Однако вы-

верить угловое положение этой поверхности при выбранной схеме установки

заготовки невозможно, поэтому в любом случае погрешность базирования по

этому размеру не равна нулю.

7.5. Маршрутный технологический процесс ремонта детали

Технологический процесс ремонта детали разрабатывают исходя из необ-

ходимости устранения либо всех дефектов детали, либо их части (по согласова-

нию с консультантом), если деталь сложная, а число устраняемых дефектов ве-

лико. Разрабатываемый технологический маршрут должен быть направлен на

устранение всех дефектов детали. При этом маршрут

составляют не простым

сложением технологических операций устранения каждого дефекта в отдельно-

сти, а с учетом следующих требований: однородные переходы, направленные

на устранение каждого дефекта, объединяют, по возможности, в одну опера-

цию; при выполнении каждой последующей операции должно обеспечиваться

сохранение контактирующих с установочными и зажимными элементами при-

способления поверхностей, обработанных на предыдущих

операциях.

Рис. 5. Схема к расчету погрешностей базирования при обработке заготовки втулки

В начале ТП выполняют подготовительные операции: очистку, обезжири-

вание, правку и восстановление базовых поверхностей. Затем производят на-

ращивание изношенных поверхностей (наплавку, металлизацию и др.). При

этом, в первую очередь, выполняют операции, связанные с нагревом детали до

высокой температуры (сварку, наплавку, термическую обработку). При необхо-

димости детали подвергают вторичной правке. Затем выполняют

операции, не

требующие нагрева деталей (хромирование, железнение и др.). После «наращи-

вания» выполняют операции механической обработки ремонтируемых деталей.

Контрольные операции выполняют в конце технологического процесса

ремонта детали и после выполнения наиболее ответственных операций.

При разработке технологического маршрута ремонта следует выбрать ме-

тоды восстановления и обработки поверхностей, определить состав и содержа-

ние операций, в том числе назначить число и последовательность переходов, а

также определить типаж применяемого оборудования.

При выборе

рациональных способов восстановления руководствуются ре-

комендациями, приведенными в п. 7.3; при выборе методов обработки поверх-

ностей и их последовательности – рекомендациями, приведенными в работах

[2, 5, 18], касающихся области изготовления деталей.

В то же время необходимо учитывать, что механическая обработка в усло-

виях ремонтного производства имеет ряд особенностей: нестабильность физи-

ко-механических свойств по поверхности

восстанавливаемой детали и нерав-

номерность припусков на обработку, значительная твердость и хрупкость

большинства видов покрытий. При выборе методов обработки восстановлен-

ных поверхностей следует руководствоваться рекомендациями, изложенными в

работах [6–8, 12, 16, 17]. Правила выбора числа технологических переходов для

обработки поверхностей деталей даны в [2, 5].

Выбор технологического оборудования во многом зависит от типа произ-

водства. В условиях

единичного производства, как правило, используют уни-

версальные станки, а при разработке технологических операций – принцип

концентрации переходов. При серийном производстве применяют универсаль-

ные станки, станки с ЧПУ, агрегатные станки. В условиях массового производ-

ства используют в основном специальное и специализированное технологиче-

ское оборудование.

Для ремонта детали составляют обычно несколько вариантов маршрутного

технологического процесса (в курсовом проекте обычно 2–3 варианта), сопос-

тавив которые, выбирают оптимальный. Варианты могут отличаться методами

восстановления и обработки поверхностей, технологическими базами, последо-

вательностью восстановления и обработки поверхностей и выполнения опера-

ций, применяемым оборудованием и др.

В табл. 2 приведен вариант технологического маршрута восстановления

коленчатого вала двигателя автомобиля, размеры шеек которого вышли

за пре-

делы «последнего» ремонтного размера, поэтому их «наращивают» наплавкой.

Одним из критериев выбора маршрута технологического процесса служит

анализ точности ремонта, в соответствии с которым для реализации принимают

маршрут, обеспечивающий получение детали с заданными параметрами каче-

ства (точности).

Параметры точности детали формируются, главным образом, при механи-

ческой обработке ее поверхностей.

Методика анализа точности механической

обработки заготовок подробно изложена в учебных пособиях [2, 5].

2. Технологический маршрут восстановления коленчатого вала

Номер

операции

Наименование и

содержание операции

Оборудование

5 Моечная

Промыть и очистить масляные каналы

Моечная машина

10 Дефектовочная

Выявить трещины на шейках вала

Магнитоэлектрический

дефектоскоп

15 Слесарная

Править вал

Пресс

20 Токарная

Расточить отверстие под подшипник

Токарный станок

25 Запрессовывание

Запрессовать втулку в отверстие под под-

шипник

Пресс

30 Токарная

Расточить отверстие во втулке

Токарный станок

35 Наплавочная

Наплавить шатунные и коренные шейки

Установка для автома-

тической наплавки

40 Круглошлифовальная

Шлифовать коренные шейки предварительно

Круглошлифовальный

станок

45 Круглошлифовальная

Шлифовать шатунные шейки предваритель-

но

Круглошлифовальный

станок

50 Слесарная

Править вал

Пресс

55 Круглошлифовальная

Шлифовать коренные шейки окончательно

Круглошлифовальный

станок

60 Круглошлифовальная

Шлифовать шатунные шейки окончательно

Круглошлифовальный

станок

65 Вертикально-сверлильная

Сверлить отверстия масляных каналов

Вертикально-

сверлильный станок

70 Токарная

Накатать шейку под сальник

Токарный станок

75 Круглошлифовальная

Шлифовать шейку под сальник

Круглошлифовальный

станок

80 Балансировка

Балансировать вал

Балансировочный станок

85 Суперфинишная

Суперфинишировать шейки вала

Станок для суперфини-

ширования

90 Контрольная Стенд

95 Моечная

Промыть и очистить вал

Моечная машина

7.6. Технологические операции ремонта детали

Структура операций и последовательность выполнения переходов тесно

связаны с выбором средств технологического оснащения. К средствам техноло-

гического оснащения относят технологическое оборудование (металлорежущие

станки, термические установки, прессы и др.), технологическую оснастку (ста-

ночные, контрольные и сборочные приспособления, режущий, вспомогатель-

ный инструмент и средства контроля), а также средства

механизации и автома-

тизации производственных процессов.

Выбор технологического оборудования зависит от конструктивных осо-

бенностей, размеров и точности ремонтируемых деталей, технологических воз-

можностей оборудования и экономической целесообразности его применения.

Оборудование выбирают по каталогам и справочной литературе [12, 18, 20].

При выборе системы технологической оснастки, в том числе приспособле-

ний для механической обработки заготовок, ориентируются

на тип и форму ор-

ганизации производства, продолжительность выпуска и освоения продукции,

характеристики ремонтируемой детали (габаритные размеры, конструктивные

особенности, точность линейных и угловых размеров) и схему ее установки,

вид операции, технологическое оборудование.

Следует стремиться применять переналаживаемую технологическую осна-

стку. Неразборную специальную оснастку применяют, как правило, в условиях

массового и крупносерийного производств

Рентабельность применения той или иной системы оснастки определяется

на основании планируемой продолжительности выпуска (ремонта) продукции и

коэффициента загрузки единицы технологической оснастки К

к.шт

⋅

−

, (4)

где Т

шт.-к

– штучно-калькуляционное время выполнения технологической

операции, мин;

N – планируемая месячная программа (число повторов операции), шт.;

– месячный фонд времени работы оснастки, мин.

При выборе приспособлений руководствуются стандартами на приспособ-

ления и их детали, альбомами типовых конструкций приспособлений и спра-

вочниками [20, 28, 29] и др. При выборе типа и конструкции режущего инстру-

мента учитывают метод обработки, тип станка, размеры, конфигурацию, мате-

риал обрабатываемой детали, качественные характеристики детали и данные

заготовки. Особое значение имеет выбор материала режущей части инструмен-

та. С учетом экономической целесообразности следует применять новые марки

материалов, отличающиеся повышенной износостойкостью, в том числе сверх-

твердые материалы. Режущие инструменты, оснащенные пластинками из сверх-

твердых материалов, позволяют с высокой производительностью обрабатывать

заготовки практически из всех материалов, в том числе заготовки с восстанов-

ленными поверхностями [12].

Параллельно с выбором режущего инструмента выбирают и вспомогатель-

ный инструмент (резцедержатели, патроны, оправки, цанги, втулки переходные

и др.).

При выборе режущего и вспомогательного инструмента следует отдать

предпочтение стандартным инструментам, а

при их отсутствии разрабатывать

технические задания на проектирование специальных инструментов. При вы-

боре инструмента следует руководствоваться справочной литературой [17, 18,

20, 29].

Методы и средства контроля в процессе ремонта выбирают на стадии ана-

лиза и разработки технических требований к ремонтируемой детали. В ремонт-

ном производстве рекомендуют применять, в первую очередь, стандартные из-

мерительные инструменты,

особенно универсальные (микрометры, штанген-

циркули, индикаторы, нутромеры). При значительном объеме выпуска можно

использовать предельные калибры (пробки, скобы, кольца, шаблоны).

Для правильного выбора методов и средств контроля необходимо учиты-

вать погрешность измерения. В зависимости от номинального размера и допус-

ка на изготовление детали (или ее ремонт) по ГОСТ 8.051–81 определяют пре-

дельно допустимую

погрешность измерения. По справочнику [30] выбирают

измерительный инструмент, предельная погрешность измерения которого не

превышает допустимую.

При необходимости проектирования специальных средств технологиче-

ского оснащения разрабатываются технические задания на их проектирование.

В учебных пособиях [2, 15] в качестве примеров приведены технические зада-

ния на проектирование специальных приспособлений для механической обра-

ботки заготовок.

При разработке технологических

операций ремонта выполняют расчеты

значений и числа ремонтных размеров, припусков и размеров заготовки детали

по переходам.

При восстановлении деталей обработкой под ремонтный размер обычно

обрабатывают наиболее сложную и дорогостоящую деталь, а сопрягаемую с

ней заменяют новой или восстановленной также до ремонтного размера. Разли-

чают ремонтные размеры категорийные (регламентированные) и нерегламенти-

рованные.

Регламентированные ремонтные размеры и допуски на них устанав-

ливает предприятие-изготовитель. Детали с регламентированными размерами

выпускает промышленность: поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы,

вкладыши подшипников шеек коленвала. Ремонтные предприятия восстанавли-

вают под соответствующие категорийные (регламентированные) ремонтные

размеры сопряженные детали: цилиндры блока двигателя, отверстия в верхней