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

Подождите немного. Документ загружается.

головке шатуна, шейки коленчатых валов. В сопряженных деталях с такими

размерами сохраняют квалитет и посадки, предусмотренные в конструкторской

документации предприятия-изготовителя.

Значение и число регламентированных ремонтных размеров зависят от из-

носа деталей за межремонтный период, припуска на механическую обработку,

запаса прочности детали или глубины термической обработки ее поверхностно-

го слоя.

Расчетные формулы для определения ремонтных размеров для наружных и

внутренних цилиндрических поверхностей (валов и отверстий) имеют вид [6 –

8, 12, 17, 18]:

,nDD

;ndd

Hpn

γ⋅+=

⋅

−

(5)

где d

и D

– соответственно номинальный размер вала и отверстия по ра-

бочему чертежу, мм;

n – номер ремонтного размера;

γ – ремонтный интервал, мм; γ = 2 (β · U + Z

где β = (0,5 … 1,0) – коэффициент неравномерности износа (табл. 3) [12,

16, 17];

U – максимальный износ на диаметр, мм;

– общий припуск на механическую обработку на сторону, мм.

Число ремонтных размеров определяют по следующим формулам:

- для валов

∆

/dn

; (6)

- для отверстий

∆

/Dn

, (7)

где ∆d и ∆D – соответственно допустимое уменьшение диаметра вала и

увеличение диаметра отверстия, мм:

∆d = d

– d

min

;

∆D = D

max

– D

где d

min

– минимально допустимый диаметр вала, мм;

max

– максимально допустимый диаметр отверстия, мм.

Для определения величины ремонтного размера при обработке восстанав-

ливаемой детали можно использовать следующие зависимости:

- для наружной цилиндрической поверхности (вала)

−

≤

иp

dd ;

- для внутренней цилиндрической поверхности (отверстия)

≥

иp

DD ,

3. Коэффициент β неравномерности износа деталей [12]

Деталь Изнашиваемая поверхность Коэффициент β

Коленчатый вал Коренные и шатунные шейки 0,75

Гильза цилиндров Отверстие гильзы 0,60

Картер коробки передач Посадочные гнезда подшипников 0,90

где d

, D

– наибольший предельный размер вала и наименьший размер от-

верстия, мм. В частном случае, если деталь не подвергалась восстановлению

(«новая»), то d

= d

, D

= D

Пример.

Определить ремонтный размер коренных шеек коленчатого вала двига-

теля автомобиля при следующих исходных данных: d

= 75,0 мм; β = 0,75 [12];

U = 0,03 мм.

Припуск на шлифование шеек коленчатого вала при ремонте примем

0,05 мм [7, 12].

Ремонтный интервал

γ = 2 · (0,75 · 0,03 + 0,05) = 0,145 мм.

Ремонтный размер

−

≤

иp

dd;

d = 75,0 – 0,145 = 74,855 мм.

Первый и второй категорийные ремонтные размеры коренных шеек коленва-

ла двигателя составляют 74,95

-0,02

и 74,7

-0,02

мм соответственно. Первый размер

превышает значение d

, поэтому обработать коленвал под этот регламентирован-

ный размер невозможно, следовательно, коленвал целесообразно обрабатывать

под второй регламентированный ремонтный размер, равный 74,7

-0,02

мм.

Толщину слоя металла, наносимого на поверхность восстанавливаемых де-

талей, рассчитывают по формуле [13]:

оссл

ZUА

≥

где U

– износ детали (односторонний), мм.

При ремонте постановкой дополнительной детали номинальный диаметр

сопрягаемых поверхностей ремонтируемой и дополнительной детали [12, 16, 17]:

- при ремонте наружной цилиндрической поверхности детали (вала)

1о.н

2dd

−

; (8)

- при ремонте внутренней цилиндрической поверхности (отверстия)

1о.в

2Dd

, (9)

где d

н.о

и D

в.о

– наименьший предельный ремонтный размер наружной (ва-

ла) и наибольший предельный ремонтный размер внутренней (отверстия) по-

верхности, мм;

– минимальная толщина дополнительной ремонтной детали (втулки), мм.

Минимально допустимую толщину дополнительной ремонтной детали

(втулки) определяют из условия прочности

[]

⋅

=δ

dnр

где р – давление в контакте поверхностей ремонтируемой и дополнитель-

ной детали, Па;

[σ] – допускаемое напряжение для материала втулки, Па;

– запас прочности:

= σ

/ [σ],

где σ

– предел текучести материала втулки, Па.

Давление на поверхности контакта определяют исходя из максимального

натяга в сопряжении [12, 16, 17].

Толщину втулки δ рассчитывают исходя из ее минимально допустимой

толщины δ

и величины припуска на обработку Z

δ = δ

+ Z

Припуск на обработку поверхностей ремонтируемых деталей может быть

назначен по справочным таблицам или рассчитан расчетно-аналитическим ме-

тодом. Расчетной величиной является минимальный припуск на обработку,

достаточный для устранения на выполняемом переходе погрешностей и дефек-

тов поверхностного слоя, полученных на предшествующем переходе или опе-

рации, и компенсации погрешностей, возникающих на выполняемом

переходе.

При ремонте наружных (валов) и внутренних (отверстий) поверхностей

двусторонний минимальный припуск на выполняемом переходе рассчитывают

по формуле

()

(

)

hR2Z2

min

ε+∆++=

∑

−

, (10)

где

– высота неровностей профиля поверхности на предшествующем

переходе, мкм;

−

i-1

– глубина дефектного слоя на предшествующем переходе, мкм;

∑

−

∆

– суммарные пространственные отклонения расположения поверх-

ности относительно базовой поверхности (отклонения от параллельности, пер-

пендикулярности, соосности), мкм;

– погрешность установки заготовки на выполняемом переходе, мкм.

При последовательной обработке противолежащих поверхностей односто-

ронний припуск

()

i1i

hRZ

min

∆

∑

−

. (11)

При параллельной обработке противолежащих поверхностей двусторон-

ний припуск

(

)

(

)

i1i

hR2Z2

min

∆

∑

−

. (12)

Значения

, h

−

i-1

, и

∑

−

∆

приведены в справочной литературе [12,

17, 18]. Если предшествующий переход связан с механической обработкой за-

готовки, вышеуказанные параметры находят по справочнику [18].

При расчете припуска на первый переход в случае механической обработ-

ки деталей под ремонтный размер величина

соответствует высоте микро-

неровностей профиля изношенной детали с учетом наличия задиров на ее по-

верхности; h

−

i-1

принимают отличной от нуля только при наличии цветов побе-

жалости на поверхности детали (можно принять 0,05 мм);

принимают

как суммарное пространственное отклонение изношенной поверхности детали.

∑

−

∆

При расчете припуска на первый переход в случае механической обработ-

ки восстановленных деталей величина

соответствует высоте микроне-

ровностей профиля восстановленной поверхности (наплавленной, напыленной,

гальванического или химического покрытия и др.); значение h

−

i-1

– глубине де-

фектного слоя, зависящей от способа и режима восстановления, значение кото-

рой принимают по данным работы [12]; величи

∑

−

на

∆

– суммарному

пространственному отклонению расположения восстановленной поверхности.

Формулы для расчета минимальных припусков видоизменяются в зависи-

мости от условий выполнения операции (перехода). При обработке отверстий

самоустанавливающимися инструментами (протягивании, развертывании, хо-

нинговании, калибровании) и при бесцентровом шлифовании ε = 0; при супер-

финишировании и полировании валов и отверстий, когда не ставится задача

повышения точности, а

решается лишь задача уменьшения шероховатости и

устранения дефектного слоя, величины

∑

∆

и ε принимают равными нулю.

На основе расчета промежуточных припусков определяют предельные

размеры заготовки детали по всем технологическим переходам.

Пример.

Определить промежуточные припуски и предельные размеры при обра-

ботке коренных шеек коленчатого вала двигателя под второй ремонтный раз-

мер (Ø 74,7

-0,02

мм) при последовательной обработке их круглым наружным

шлифованием и полированием и установке вала на центра. Обработка произво-

дится по методу автоматического получения размеров.

Полное радиальное биение коренных шеек ремонтируемого вала при уста-

новке на центра – 0,05 мм; параметр шероховатости R

= 2,5 мкм; цвета побе-

жалости отсутствуют. Допуск размера изношенных шеек – 40 мкм.

Круглое наружное шлифование обеспечивает R

= 5,0 мкм; h = 20 мкм [18]

и допуск Т(ω

т.с

) = 20 мкм.

Рассчитываем минимальные припуски на каждый переход.

Припуск на полирование определяем по зависимости [18]:

iZi

T5,0R2Z2

1imin

⋅

−

где

= 5,0 мкм – высота микронеровностей, обеспечиваемая шлифова-

нием, мкм;

−

= 20 мкм – допуск на обработку полированием.

20205,052Z2

min

⋅

= мкм.

При расчете минимального припуска на круглое наружное шлифование

принимаем во внимание высоту шероховатости восстанавливаемой шейки

= 2,5 мкм; h

−

i-1

= 0 (при отсутствии цветов побежалости на поверхности

шейки);

= 50 мкм; = 0.

∑

−

∆

(

)

1055005,22Z2

min

⋅

= мкм.

Далее, используя известные правила и зависимости [9, 18], выполняем рас-

чет предельных размеров по всем технологическим переходам и фактических

предельных значений припусков. Результаты расчета заносим в табл. 4.

4. Результаты расчета припусков на обработку и предельных

размеров по технологическим переходам

Элементы

припуска, мкм

Принятые

(округленные)

размеры по

переходам, мм

Предель-

ные

припуски,

мм

Элементарная

поверхность

детали и тех-

нологический

маршрут ее

обработки

h ∆ ε

Расчетный припуск 2Z

min

мкм

Расчет

-ный

наи-

мень-

ший

преде-

льный

раз-

мер,

мм

До-

пуск,

мкм

max

min

max

min

Поверхность

шейки ремон-

тируемого вала

2,5 0 50 – – 74,805 40,0 74,845 74,805 – –

Шлифование 5,0 20 – – 105 74,70 20 74,72 74,7 125 105

Полирование 1,0 – – – 20 74,68 20 74,7 74,68 20 20

Наибольший общий припуск

max

= 125 + 20 = 145 мкм.

Наименьший общий припуск

min

Z2 = 105 + 20 = 125 мкм.

Проверку правильности расчета осуществляют по зависимости

дзoo

ТТZ2Z2

minmax

−

где Т

и Т

– соответственно допуск заготовки (ремонтируемого вала) и де-

тали, мкм.

145 – 125 = 40 – 20; 20 = 20.

Рассчитанные предельные размеры шейки вала по всем технологическим

переходам позволили установить, что круглое наружное шлифование следует

осуществлять, выдерживая размер (диаметр) шейки коленчатого вала 74,72

-0,02

мм, а минимально допустимый диаметр коренной шейки, пригодный для обра-

ботки под второй ремонтный размер, составляет 74,805 мм.

Таким образом, в результате расчета припусков на механическую обработ-

ку детали под ремонтный размер помимо расчета предельных размеров по тех-

нологическим переходам рассчитывают предельный размер (наименьший для

вала и наибольший для отверстия) ремонтируемой

детали, пригодный для об-

работки под этот ремонтный размер.

В настоящее время отсутствует достаточный объем статистических дан-

ных, необходимых для расчета припусков в случае восстановления деталей раз-

личными методами, поэтому соответствующие припуски следует назначать,

используя табличные данные. Минимальные припуски при восстановлении де-

талей сваркой, наплавкой, металлизацией и гальваническим наращиванием

приведены в

табл. 5 и 6, при восстановлении деталей пластической деформаци-

ей – в [12, 16, 17].

5. Минимальный припуск при восстановлении деталей [12, 16, 17]

Способ восстановления

Минимальный односторонний

припуск Z

min

, мм

Восстановление сваркой и наплавкой:

ручная наплавка

наплавка под слоем флюса

электроконтактная наплавка

Металлизация

2 – 3

0,8 – 1,0

0,4

Расчет припусков и предельных размеров по переходам выполняют для

двух–трех наиболее ответственных поверхностей. При наличии соответствую-

щего программного обеспечения расчет припусков выполняют с помощью

ЭВМ [32]. При выполнении размерного анализа технологического процесса по

методологии В. В. Матвеева максимальные припуски и предельные размеры по

переходам определяют в процессе этого анализа, предварительно

рассчитав или

назначив минимальные припуски [2].

6. Минимальный припуск на механическую обработку при восстановлении

деталей гальваническим наращиванием [12, 16, 17].

Припуск на обработку, мм

Вид обработки

предварительная окончательная

Бесцентровое шлифова-

ние

min

= 0,05 + 0,9 · Т 2Z

min

= 0,072 + 0,9 · Т

Круглое наружное шли-

фование в центрах

min

= 0,07 + 0,9 · Т 2Z

min

= 0,099 + 0,9 · Т

Окончательное (чистовое)

растачивание или внут-

реннее шлифование

min

= 0,07 + 0,063 ×

Т9,0d

⋅+×

min

= 0,099 + 0,063 ×

Т9,0d

⋅+×

Примечание:

d – диаметр ремонтируемой поверхности, мм;

Т – допуск на выполнение предшествующей операции (перехода), мм

На другие поверхности детали припуски назначают по таблицам, приве-

денным в различных нормативах [12, 15–18]. Метод назначения припусков на-

шел широкое применение при ремонте деталей в условиях единичного и серий-

ного типов производств.

При использовании нормативных значений следует учитывать, что во мно-

гих случаях они дают значения номинальных, а не минимальных припусков,

включают в себя значения допусков предшествующих операций.

В условиях крупносерийного и массового производства для определения

норм времени используют, как правило, расчетный (аналитический) метод; в

условиях единичного и мелкосерийного производства широко применяют

опытно-статистический метод. При единичном, мелкосерийном и серийном

производстве технической нормой времени является штучно-калькуляционное

время (Т

шт.к

), а при крупносерийном и массовом – штучное время (Т

шт

), так как

затраты подготовительно-заключительного времени при этом невелики.

шт.к

=Т

шт

+ Т

пз

/ n

где Т

пз

– подготовительно-заключительное время, мин;

– число заготовок деталей в партии, шт.

В условиях массового производства Т

пз

принимают равным нулю.

Норму штучного времени определяют по зависимости

шт

= Т

+ Т

обс

+ Т

о.л

где Т

– основное технологическое время, мин;

– вспомогательное время, мин;

обс

и Т

о.л

– время на обслуживание рабочего места (Т

обс

) и время на отдых

и личные потребности (Т

о.л

), мин.

При массовом производстве в качестве нормы времени принимают Т

шт

В условиях единичного и серийного производств время на обслуживание

рабочего места, а также на отдых и личные потребности определяют в процен-

тах от оперативного времени Т

оп

[9], равного сумме основного и вспомогатель-

ного времени (Т

оп

= Т

+ Т

()

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

+⋅+=

100

1ТТТ

вошт

где К – коэффициент, учитывающий затраты времени на обслуживание ра-

бочего места (организационное и техническое) и на отдых и личные потребно-

сти рабочего, %.

Основное время на операцию механической обработки заготовки опреде-

ляют исходя из рациональных режимов обработки на данном технологическом

оборудовании (станке).

Расчет режимов резания выполняют, как правило, с применением вычис-

лительной техники для двух–трех технологических операций [33], на остальные

операции механической обработки и другие операции, связанные с ремонтом

детали, режимы назначают по нормативам [23–27]. Для каждого перехода оп-

ределяют элементы режима, мощность и основное технологическое время Т

Исходные данные, порядок расчета и зависимости для расчета режимов ре-

зания на операции фрезерования и сверления приведены в работе [5].

Рассмотрим далее вопросы, касающиеся нормирования сварочных, напла-

вочных, металлизационных и гальванических работ, широко практикуемых в

ремонтном производстве.

Основное время при выполнении ручной электродуговой и автоматической

сварки и наплавки [1, 7]:

kLF06,0

Т ⋅

⋅

= , (13)

где F – площадь поперечного сечения шва (валика), мм

;

L – длина шва, мм;

γ – плотность наплавляемого металла, г/см

;

– коэффициент разбрызгивания металла (k

= 0,9);

– коэффициент расплавления (наплавки), г/(А · ч);

I – сила сварочного тока, А;

– коэффициент, учитывающий сложность работы.

= 1 при автоматической сварке (наплавке) и ручной сварке (наплавке)

плоскостей сверху; k

= 1,5 при ручной наплавке цилиндрических деталей диа-

метром 40–50 мм и сварке на горизонтальной плоскости снизу; k

= 1,3 при руч-

ной наплавке цилиндрических деталей диаметром более 50 мм и сварке на вер-

тикальной плоскости.

Величины d

и I выбирают в зависимости от марки электрода и материала

детали (приложение 8).

Вспомогательное время, связанное со свариваемым швом [7]:

1000/kLtТ

cв1в

у1

⋅

где

– вспомогательное время на 1 погонный метр шва, мин.

у1

Вспомогательное время на установку, поворот и снятие детали определяют

по приложениям 9, 10.

Дополнительное время Т

, равное сумме Т

обс

и Т

о.л

, составляет 3–5 % от

оперативного.

Подготовительно-заключительное время Т

пз

– 10–20 мин на партию дета-

лей.

Скорость подачи электродной проволоки при наплавке (в м/мин) [12]:

γ⋅⋅π⋅

⋅

d60

Id4

, (14)

где d – диаметр электродной проволоки, мм.

Частота вращения наплавляемой детали (в мин

-1

)

η⋅

⋅⋅∆

⋅⋅

dV250

, (15)

где D – диаметр восстанавливаемой детали, мм;

∆ – толщина слоя наплавки, мм;

S – шаг наплавки, мм;

η – коэффициент наплавления.

Пример.

Определить Т

шт.к

на операцию наплавки шатунной шейки коленчатого вала

двигателя КамАЗ-740.

Исходные данные: материал коленчатого вала – сталь 42ХМФА-Ш; диа-

метр шейки D = 80

-0,013

мм; длина шейки в = 67

+0,12

мм.

Наплавку производят проволокой Нп-30ХГСА диаметром d = 5 мм под

слоем флюса АН-348А.

Партия деталей – 40 штук.

Площадь поперечного сечения шва

F = π ·r

где r = 2,5 мм – радиус проволоки;

F = 19,6 мм

Длина наплавленного шва

L = π · D · n,

где n – количество швов на шейке.

n = в / S,

где S – шаг наплавки, мм, равный 2–6 диаметрам проволоки [12].

При S = 2d = 10 количество швов n = 7; L= 1758,4 мм.

При γ = 7,8 г/см

= 0,9; d

= 12 г/(А ·ч); I = 180 А; k

=1.

72,6

18012

9,08,74,17586,1906,0

⋅

= мин.

Вспомогательное время Т

= 2,0 мин (см. приложение 10); дополнительное

время на обслуживание рабочего места Т

обс

, а также на отдых и личные потреб-

ности Т

о.л

= 0,05 · (Т

+ Т

) = 0,05 · (6,72+ 2,0) = 0,44 мин.

Подготовительно заключительное время Т

пз

= 20 мин.

Штучно-калькуляционное время на наплавку одной шатунной шейки

пз

допк.шт

ТТТ ++= ;

66,9

44,00,272,6Т

к.шт

=+++= мин.

Основное время при нормировании работ по восстановлению деталей спо-

собом металлизации и механизированном напылении цилиндрических поверх-

ностей определяют по формуле [1]:

(

)

кg10

ihуLD6

⋅⋅

⋅

, (16)

где L – длина напыляемой поверхности, мм;

у – перебег металлизатора, мм (0,8 мм – при L = 50 мм; 0,4 мм – при

L = 50–100 мм; 0,3 мм – при L = 100–200 мм; 0,2 мм – при L = 200 мм и более);

h – толщина напыляемого слоя, мм;

g – производительность металлизатора, кг/ч (приложение 11);

i – число слоев;

– коэффициент напыления (приложение 12).

Основное время на ручное напыление:

металлов при восстановлении деталей

кg10

hF2,7

рм

⋅⋅

⋅

; (17)

синтетических материалов

= 0,0035 · F,

рс

где F – площадь напыляемой поверхности, см

;

– коэффициент напыления (приложение 13).

Вспомогательное время при напылении состоит из следующих состав-

ляющих:

= Т

в1

+ Т

в2

+ Т

в3

где Т

в1

– время на осмотр и протирку поверхности перед напылением, мин;

в2

– время на обезжиривание поверхности растворителем перед покрыти-

ем, мин;

в3

– время на установку, поворот и снятие детали, мин.