Расчетно-технологическая часть
2.1 Обоснование размера производственной партии.
Величина (х) производственной партии деталей определяется ориентировочно по формуле:
(2.1)
где N – производственная программа изделий в год (принять 6-10 тыс. в год);
n – число деталей в изделии;
t – необходимый запас деталей в днях для обеспечения непрерывности сборки;
t = (2-3) дня – для крупных деталей (балки мостов, рамы автомобилей, крупные корпусные детали и т.д.);
t = 5 дней – для средних деталей;
t = 10-30 дней – для мелких деталей;
=249 – число дней в году;
(2.2)
2.2 Выбор рационального способа восстановления детали
Каждая деталь должна быть восстановлена с минимальными трудовыми и материальными затратами при обеспечении максимального срока службы детали после ремонта.
При обосновании способа устранения дефектов учесть: конструктивные особенности детали; материал детали и ее механические свойства; рекомендуемые и возможные способы устранения каждого дефекта детали. [4.558] [5.240].
Выбор рационального способа восстановительного детали представить в виде рекомендуемой формы [1.89].
Табл.№2 Выбор рационального способа восстановления
| № п/п | Наименование дефектов | Возможный способ восстановления | Принятый способ восстановления |
| Износ отверстия верхней головки под втулку | Развернуть до правильной формы, наплавить, обработать под номинальный размер | Износ отверстия в верхней головки шатуна устраняется расточкой до ремонтного размера втулки (29,75+0,023мм) с использованием токарного станка типа 1М61. | |
| Износ отверстия нижней головки | Обработать вместе с крышкой до правильной геометрической формы, наплавить и обработать под номинальный размер | Износ отверстия нижней головки шатуна устраняется железнением с последующим шлифованием и хонингованием до номинального размера. | |
| изгиб и скручивание шатуна | Если шатун имеет недопустимый изгиб, то нужно не снимая его с прибора править скобой до устранения дефекта. Если шатун скручен, то нужно не снимая его с прибора править при помощи винтового приспособления до устранения скручивания. | В случае не параллельности и отклонения от положения более 0,04 мм на длине 100 мм ремонтировать правкой. Браковать при изгибе или скручивании, неисправимых правкой; |
2.3 Последовательность операции технологического процесса
После выбора способов наметить последовательность операции для каждого дефекта, включая подготовительные, для каждой операции указать установочную базу. При выборе базовых поверхностей необходимо стремиться к тому, чтобы технологический процесс обеспечивал технические требования на прямолинейность, перпендикулярность осей и поверхностей обрабатываемой детали. Распределить операции в технологической последовательности, начиная с подготовительных операции, восстановления базовых поверхностей, операции по приданию изношенным поверхностям правильной геометрической формы, операции наплавки и дальнейших операций до чистовой обработки. Оформить маршрутную карту (1.92).
Табл.№3 Схема технологического процесса
| Дефект | Способ устранения | № операции | Наименование и содержание операции | Установленная база |
| Износ отверстия верхней головки под втулку | Износ отверстия вверхней головки шатуна устраняется расточкой до ремонтного размера втулки (29,75+0,023 мм) с использованием токарного станка типа 1М61. | 1. 2. | 1.Моечные операции. 2. Расточная операция тонкая расточка отверстия в верхней головке шатуна под втулку ремонтного размера. | При механической обработке кривошипной головки шатуна базой является торцовая поверхность кривошипной головки и отверстие в верхней головке шатуна |
| Износ отверстия нижней головки | Износ отверстия нижней головки шатуна устраняется железнением с последующим шлифованием и хонингованием до номинального размера. | 1. 3. 4. | 1. Расточная операция чистовая расточка отверстия в нижней головке шатуна для исправления геометрии. 2. .Гальваническая операция нанесение покрытия на поверхность отверстия в нижней головке шатуна. 3. Шлифовальная операция шлифовка восстановленного отверстия до номинального размера с учётом припуска на хонингование 4.Хонинговальная операция хонингование отверстия до номинального размера. | по возможности выбирать те базы, которые использовались при изготовлении детали; базы должны иметь минимальный износ; базы должны быть жёстко связаны точными размерами с основными поверхностями детали, влияющими на работу в сборочной единице. |
| изгиб и скручивание шатуна | В случае не параллельности и отклонения от положения более 0,04 мм на длине 100 мм ремонтировать правкой. Браковать при изгибе или скручивании, неисправимых правкой; | 1. 2. | 1. Слесарно-механическая операция Правка шатуна. 2. Контрольные операции | При правке шатуна используют универсальное приспособление и базовым является отверстие в верхней головке шатуна. |
Табл.№4 План технологической операции
| № операции | Наименование и содержание операции | Оборудование | Приспособление | Инструмент | |
| рабочий | измерительный | ||||
| 1.Расточная операция | 2. тонкая расточка отверстия в верхней головке шатуна под втулку ремонтного размера. | 1.токарный станок 1М61 2.токарный станок 3А228 | 1.приспособления для центровки верхней головки шатуна | расточной резец | нутромером с ценой деления 10 мкм и пределами измерений 18¸35 мм. |
| 1.Расточная операция | 1.чистовая расточка отверстия в нижней головке шатуна для исправления геометрии. | 1.токарный станок 1М61 2.токарный станок 3А228 3.хонинговальный станок модели 3Б833 | 1.приспособления для центровки нижней головки шатуна | расточной резец | нутромером с ценой деления 10 мкм и пределами измерений 50¸100 мм. |
| 1.Слесарно-механическая операция | 1. Правка шатуна. | Скоба | 1.Винтовое приспособление. 2.универсальное приспособление. | набор щупов 0,01¸0,45 мм. |
2.4 Расчет припусков на механическую обработку
После назначения последовательности операций и выбора базовых поверхностей необходимо сделать расчет припусков на обработку. Определение припусков необходимо для дальнейшего расчета режимов резания. Правильно выбранные операционных припусков влияют на качество обработки и себестоимости ремонта деталей.
Ориентировочные значения припусков при разных видах обработки (мм): (на сторону)
- точение черновое 0,2-2,0
чистовое 0,1-0,2
- шлифование черновое 0,1-0,2
чистовое 0,01-0,06
- наплавка 0,6
- хонингование 0,01-0,015
1. Определить припуск на обработку напылением отверстия нижней головки шатуна.
Номинальный диаметр ¸
Диаметр изношенной шейки
Перед напылением деталь шлифуют для придания отверстию правильную геометрическую форму.
С учетом точения максимальный диаметр отверстия составит:
(2.3)
(мм);
где- припуск на чистовую обработку точением.
Минимальный диаметр отверстия после наплавки должен быть:
(2.4)
(мм),
где- припуск на обработку при наплавке;
- припуск на черновое шлифование;
- припуск на чистовое шлифование;
- припуск на обработку при хонинговании;
(2.5)
(мм).
2.5 Выбор оборудования, режущего и измерительного инструмента
При выборе оборудования для каждой технологической операции необходимо учитывать назначение обработки, габаритные размеры деталей, размер партии обрабатываемых деталей, расположение обрабатываемых поверхностей, требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей.
Для обработки деталей, восстанавливаемых гальванопокрытиями, чаще всего применяют абразивную обработку.
Для проверки и правки используется универсальное приспособление. Изгиб правится скобой до устранения дефекта, при скручивании шатун правится при помощи винтового приспособления. Для контроля используют набор щупов 0,01¸0,45 мм.
Для предварительного чистового растачивания используем токарный станок 1М61 с применением приспособления для центровки нижней головки шатуна. Характеристики станка приведены в табл. 1.1. Для расточки используется расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=60° с пластинами из твёрдого сплава Т15К6. Размеры контролируются индикаторным нутромером с ценой деления 10 мкм и пределами измерений 50¸100 мм.
После восстановления железнением деталь подвергается абразивной обработке до номинального размера. Для шлифования используется токарный станок 3А228 с использованием шлифовального круга вместо резца и приспособления для центровки нижней головки шатуна.
Табл. № 5 Краткая характеристика станка 1М61
| Характеристика | Единицы измерения | Значение |
| Максимальный диаметр обрабатываемой детали над станиной | мм | |
| Число оборотов шпинделя | об./мин. | 12,5¸2000 |
| Подача суппорта: | ||
| продольная | мм/об. | 0,08¸0,19 |
| поперечная | мм/об. | 0,04¸0,95 |
| Количество ступеней подач суппорта | - | |
| Мощность электродвигателя | кВт |
Табл. № 6 Краткая характеристика станка 3А228
| Характеристика | Единицы измерения | Значение |
| Диаметр обрабатываемых отверстий: | ||
| наименьший | мм | |
| наибольший | мм | |
| Наибольшая длина шлифования | мм | |
| Пределы рабочих подач стола | м/мин | 2¸10 |
| Пределы чисел оборотов изделия | об./мин. | 180¸1200 |
| Пределы чисел оборотов шлифовального круга | об./мин. | 8400¸24400 |
| Пределы поперечных подач изделия | мм/мин. | 0,05¸1,2 |
| Наибольшие размеры шлифовального круга | мм | 80´50 |
| Мощность электродвигателя | квт | 8,275 |
При внутреннем шлифовании используют шлифовальный круг типа переключения передач диаметром 50 мм, высотой 30 мм и зернистостью 40¸10, материал круга 4А20СМ28К5/ПСС4015. при контроле отверстия используется нутромер индикаторный, цена деления 10 мкм, пределы измерений 50¸100 мкм.
При окончательной обработке используется вертикальный хонинговальный станок модели 3Б833. Характеристики станка приведены в табл. 1.3. Хонингование производится брусками АС4125/100-М1-100%, установленными в хонинговальной головке плавающего типа. Контроль обрабатываемой поверхности производится нутромером индикаторным с ценой деления 10 мкм и пределами измерения 50¸100 мкм.
Табл. № 7 Краткая характеристика станка 3Б833
| Характеристика | Единицы измерения | Значение |
| Наибольший диаметр обрабатываемого отверстия | мм | |
| Наименьший диаметр обрабатываемого отверстия | мм | 67,5 |
| Число оборотов шпинделя | об./мин. | 155, 400 |
| Скорость возвратно-поступательного движения | мм/мин. | 8,1¸15,5 |
| Мощность электродвигателя | квт | 2,8 |
При точении отверстия верхней головки шатуна используем токарный станок модели 1М61. Данные станка приведены в табл. 1.1. Для расточки используется расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=60° с пластинами из твёрдого сплава Т15К6. Для контроля величины отверстия в верхней головке шатуна пользуемся нутромером индикаторным с ценой деления 10 мкм и пределами измерения 18¸35 мм.
При вспомогательных операциях, связанных с железнением, используем ванны для обезжиривания 10581.04.00.00, ванны для горячей промывки 10581.08.00.00, ванны для холодной промывки 10581.05.00.00. Так как железнение проводим безванным способом, то используем уплотнения.
Для контроля износа торцов нижней головки используем шаблон 28,5 мм или микрометр гладкий типа МК с ценой деления 10 мкм и пределами измерения 25¸50 мм. Уменьшение расстояния между осями верхней и нижней головок контролируем шаблоном 184,5 мм.
2.6 Расчет режимов обработки и норм времени
В курсовом проекте необходимо определить нормы времени на три разноименные операции.
Норма времени () определяется по формуле:
(мин), (2.5)
где - основное (машинное) время (время, в течение которого происходит изменение формы и размеров детали), определяется расчетом;
- вспомогательное время (учитывает время на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и т.д.), определяется по таблицам. [8.189].
- дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и т.д.) определяется в пределах (6,5-7,2%) от оперативного времени
¸7,2) (6,5¸7,2) (мин), (2.6)
где - подготовительно-заключительное время (время на получение задания, ознакомление с чертежом, доставку детали, наладку инструмента и т.д.), определяется по таблицам. [8.190];
x – количество деталей в партии.
Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время ();
(мин). (2.7)
Сумма основного, вспомогательного и дополнительного времени составляет штучное время .
(мин.), (2.8)
тогда (мин.). (2.9)
2.6.1 Определение основного времени для работ, наиболее часто встречающихся при восстановлении деталей:
1. для токарных и сверлильных работ:
(мин), (2.10)
где - длинна рабочего хода резца (сверла), (мм);
i – число проходов;
n – частота вращения детали (сверла), (об/мин.);
S – подача инструмента за один оборот детали, (мм/об.).
(мин.);
(мин.); (2.11)
(мин.); (2.12)
(мин); (2.13)
(мин.), (2.14)
где - основное (машинное) время (время, в течение которого происходит изменение формы и размеров детали), определяется расчетом;
- вспомогательное время (учитывает время на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и т.д.), определяется по таблицам. [8.189];
- дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и т.д.) определяется в пределах (6,5-7,2%) от оперативного времени;
=0,35 (мин) – время на установку и снятие детали, [3.тб.42];
=0,7 (мин) – время, связанное с переходом, [3.44];
К = 8% (3.141), дополнительное время в процентном отношении к оперативному времени.
(мин);
(мин);
(мин).
2. Гальваническое покрытие. Восстанавливаем размеры отверстия нижней головки шатуна:
, (2.15)
где h – толщина слоя покрытия, (мм);
g - плотность осаждённого металла, (г/см3 );
Dк – катодная плотность тока, (А/дм2 );
С – электрохимический эквивалент, т.е. количество металла в граммах, выделяющегося за 1 (час) при силе тока в 1 (А), (г/А´ч);
h - выход металла на катоде в процентах.
мин.,
=20,61 (мин), - вспомогательное время (учитывает время на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и т.д.), определяется по таблицам. [8.189];
=6 (мин), - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и т.д.) определяется в пределах (6,5-7,2%) от оперативного времени
(мин); (2.16)
(мин).
3. Шлифование отверстия нижней головки шатуна:
, (2.17)
где Lpx – длина рабочего хода, (мм);
h – припуск на диаметр, (мм);
K3 =(1,2-1,7) – коэффициент зачистных ходов;
nД – частота вращения детали, (об./мин.);
Sпр. – продольная подача, (мм);
St –поперечная подача на двойной ход (глубина шлифования), (мм).
мин.)
=0,75 (мин), - вспомогательное время (учитывает время на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и т.д.), определяется по таблицам. [8.189];
=0,09 (мин), - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и т.д.) определяется в пределах (6,5-7,2%) от оперативного времени
(мин); (2.18)
(мин).
4. Хонингование отверстия нижней головки шатуна:
, (2.19)
где z – припуск на диаметр, (мм);
b – толщина слоя металла, снимаемого за двойной ход хона, (мм).
(мин).
=1,24(мин), - вспомогательное время (учитывает время на установку, выверку и снятие детали, поворот детали, измерение и т.д.), определяется по таблицам. [8.189];
=0,38(мин), - дополнительное время (время на обслуживание рабочего места, перерыв на отдых и т.д.) определяется в пределах (6,5-7,2%) от оперативного времени
(мин); (2.20)