Разработать технологический процесс восстановления водила заднего ВОМ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

 

4.1 Обоснование способов устранения дефектов и восстановления   детали

В качестве типового варианта использовал «Ремонтные чертежи и  карты технологических процессов восстановление деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных и животноводческих машин». Там были предложены следующие устранения дефектов:

1. Износ шлицевой поверхности – наплавка в среде углекислого газа;

2. Износ поверхности  отверстия – заплавить электродуговой сваркой;

3. Биение  относительно оси детали –  пластическая деформация;

4. Износ наружной поверхности – электроимпульсное покрытие лентой;

5. Износ наружной поверхности – электроимпульсное покрытие лентой;

6. Износ шлиц по толщине – вибродуговая наплавка;

7. Износ шпоночного паза по ширине – заплавить электродуговой сваркой.

Для устранения каждого дефекта должен быть выбран рациональный способ, т.е. технически обоснованный и экономически целесообразный.

Рациональный способ восстановления деталей определяют, пользуясь критериями: технологическим (применяемости), техническим (долговечности) и технико-экономическим (обобщающим).

Технологический критерий характеризует принципиальную возможность применения нескольких способов восстановления, исходя из конструктивно-технических особенностей детали или определенных групп деталей. К их числу относятся: геометрическая форма и размеры, материал, термическая или другой вид поверхностной обработки, твердость, шероховатость поверхности и точность изготовления детали, характер нагрузки, вид трения и износа, размеры износа.

По технологическому критерию для дефекта №1 как основной способ восстановления принимаем наплавка в среде углекислого газа, а для дефекта №7 – способ восстановления заплавка электродуговой сваркой. Альтернативные способы восстановления, с которыми произведём сравнение эффективности для дефекта №1 – вибродуговая наплавка (наплавка под флюсом применяется при диаметре поверхности более 35 мм, а в нашем случае диаметр поверхности менее 20 мм), а для дефекта №7 – ввод ремонтного размера, увеличивающего ширину паза, но не более чем на 15%, что при сборке с сопрягаемой деталью потребует применения ступенчатой шпонки.

Основные преимущества наплавки в среде углекислого газа по сравнению с различными видами наплавки – это то, что она имеет минимальную зону структурных изменений металла при высокой степени концентрации дуги и плотности тока, большую степень защиты наплавочной ванны от воздействия внешней среды, незначительную чувствительность к ржавчине и другим загрязнителям основного металла, отсутствуют вредные выделения и образования шлаковой корки, наплавка  легко механизируется и автоматизируется (что позволяет повысить производительность труда в 2...3 раза, уменьшить расход наращиваемого металла почти в 4 раза, улучшить условия труда).

Преимущества электродуговой сварки: простота и удобство ее применения, а также возможность проводить сварочные работы в труднодоступных местах.

Технический критерий (долговечности) оценивает каждый способ (выбранный по технологическому признаку) устранения дефектов детали с точки зрения восстановления свойств поверхностей, т.е. обеспечения работоспособности за счет достаточной твердости, износостойкости и сцепляемости покрытия восстановленной детали.

Для каждого из выбранных нескольких способов восстановления определяем комплексную качественную оценку по значению коэффициента долговечности.

Коэффициент долговечности определяется как функция [17]:

 

 

где Ки – коэффициент износостойкости,

Кв – коэффициент выносливости,

Ксц – коэффициент сцепляемости.

 

По физическому смыслу коэффициент долговечности пропорционален сроку службы детали в эксплуатации, и, следовательно, рациональным по этому критерию будет способ, у которого Кд ≥ 0,8.

Выбрав несколько способов устранения дефектов, которые обеспечивают необходимые твердость, износостойкость, выносливость и другие показатели, окончательное решение о его целесообразности принимаем по технико-экономическому критерию.

Технико-экономический критерий. Он связывает стоимость восстановления детали с ее долговечностью после устранения дефектов. Технико-экономический показатель равен отношению себестоимости восстановления к коэффициенту долговечности:

 

Ктэф=Св/Кд→min

 

где Св – себестоимость восстановления поверхности детали, руб.

 

      Выбирается тот способ, который обеспечивает минимальное значение технико-экономического показателя Ктэф→min. Данные по характеристикам выбранных способов восстановления и результаты расчетов заносим в таблицу 4.

Таблица 2 – Характеристика способов восстановления дефектов детали [3].

 

Способ восстановления	Значения коэффициентов
	Ки	Кв	Ксц	Св	Кд	Ктэф
Вибродуговая наплавка	0,85	0,62	1,0	8,0…10,0	0,85	10,6
Наплавка в среде углекислого газа	0,85	0,9…1,0	1,0	6,0…8,0	0,85	8,2
Заплавка электродуговой сваркой	0,9	0,8	1,0	4,0…6,0	0,8	6,3
Обработка под ремонтный размер	1,0	1,0	1,0	0,8…1,4	1,0	1,2

 

 

Сравнение вибродуговой наплавки и наплавки в среде углекислого газа показало, что коэффициент долговечности у способов находится в допустимом пределе, но технико-экономическая эффективность у наплавки в среде углекислого газа меньше. Поэтому в качестве метода восстановления выбираем наплавку в среде углекислого газа. Данный способ восстановления не требует дорогостоящего оборудования, производителен и менее дорогостоящ чем остальные способы.

При сравнении электродуговой сварки и обработки под ремонтный размер коэффициент долговечности обоих методов находится в допустимом пределе, а технико-экономическая эффективность лучше при обработке под ремонтный размер, но в данном случае ввод ремонтного размера влечёт увеличение ширины шпоночного паза не более чем на 15%, но в связи с тем, что на валу находятся симметрично два шпоночных паза – это значительно ухудшит прочность, так же при сборке с сопрягаемой деталью потребует применения ступенчатой шпонки, изготовление которых повлечёт дополнительные затраты. Выбранный способ восстановления более прост и не менее эффективен.

 

4.2 Выбор технологических баз и средств базирования

 

Базами служат поверхности, линии, точки или их совокупности, необходимые для ориентации детали на станке, ее расположения в узле или изделии и измерения. По назначению они бывают конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторские базы – совокупность поверхностей (линий, точек), от которых заданы размеры и положения деталей и узлов при разработке конструкции машины.

Технологические базы – поверхности (линии и точки), служащие для установки детали на станке и ориентирующие ее относительно режущего инструмента.

Измерительные базы – поверхности (линии или точки), от которых измеряют выдерживаемые размеры.

Технологические базы разделяют на основные и вспомогательные:

Основная технологическая база – поверхность (линия, точка), которая используется для ориентации детали на станке, в узле или машине.

Вспомогательные технологические базы – поверхности (линии, точки), которые необходимы при установке детали на станке, но при этом они не влияют на ее работу в машине.

Выбирая технологические базы, следует руководствоваться следующими положениями:

1. Использование  вспомогательных баз. В качестве технологических баз используют вспомогательные базы, так как основные, являясь поверхностями соединения, изнашиваются в процессе эксплуатации и не могут служить технологическими.

2. Использование  основных баз. У некоторых деталей вспомогательных баз нет, а основные изношены. В качестве технологической выбирают наименее изношенную основную базу, обрабатывают ее и, используя как основную технологическую базу, обрабатывают остальные поверхности.

3. Использование  баз соединяемой детали. В некоторых  случаях обрабатываемую деталь более точно можно установить на станок вместе с соединяемой деталью.

4. Создание  новых баз. В случае невозможности  использования баз, применяемых при изготовлении деталей, следует в качестве их выбирать обработанные поверхности, которые связаны с поверхностью прямым, возможно, более точным размером. При этом необходимо совмещение установочной и измерительной баз. В противном случае точность детали ухудшается (возникает так называемая погрешность базирования).

5. Обработка  при минимальном числе  баз. Лучше  всего вести обработку (подготовительную, нанесение покрытия и заключительную механическую) на постоянных базах. В случае их перемены точность обработки снижается.

Руководствуясь вышеуказанными положениями, для восстановления нашей детали  выбираем следующие базы:

- поверхности вращения водила заднего ВОМ;

- конические поверхности центровочных отверстий вала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Технологический маршрут восстановления детали

 

Маршрут восстановления детали должен обеспечивать оптимальную последовательность операций, как с технологической точки зрения, так и с экономических позиций, то есть необходимо минимизировать потери времени, уменьшить материальные затраты непосредственно на восстановление (в виде затрат на электроэнергию, пар, сжатый воздух, и т. д., заработной платы, компенсации).

 

005 Моечная

Очистить поверхность додило заднего ВОМ от загрязнений.

Мониторная моечная машина ОМ-22616 ГОСНИТИ, корзина цеховая для укладки деталей.

Режимы очистки: моющее средство МС-6 , температура T=70..80 ºС, время t=7...8 мин.

Очистить деталь от загрязнений до такого состояния, чтобы их можно было осмотреть и  выявить дефекты.

 

010 Дефектовочная

Стол  контролера 7204-000  ГОСТ 16936-71.

После промывки вал тщательно осматривают и проверяют на отсутствие трещин на магнитном дефектоскопе МДС-5 в продольном магнитном поле при силе намагничивающего тока 1000±50 А и концентрации ферромагнитного порошка в суспензии 25-30 г/л. Для контроля отсутствия трещин используют водную магнитную суспензию, состоящую из кальцинированной соды, хромпика кальциевого технического, эмульгатора ОП-7 или ОП-10 и глицерина.

Емкость бачка дефектоскопа для магнитной суспензии должна быть 50-60 л. Непосредственно перед контролем в магнитную суспензию добавляется 200 г магнитного порошка и суспензия тщательно перемешивается. В процессе использования магнитной суспензии ее необходимо периодически обогащать магнитным порошком – ежесменно добавлять порошка. Суспензия должна содержаться в чистоте. Загрязнения ее жирами, нефтепродуктами (маслом, керосином и др.) недопустимы. Замена суспензии должна производиться по мере ее загрязнения, но не реже 1 раза в неделю.

При проверке все контролируемые поверхности водила поливают суспензией в течение не менее 30 с. Через 10 с после окончания поливки намагничивающий ток выключают. При наличии трещин и других дефектов магнитный порошок откладывается на проверяемой поверхности в виде рисок или полос.

Измерить шлицевые поверхности и шпоночные пазы при помощи микрометра гладкого МК 25-50 ГОСТ 6507-90 и штангенциркуля ШЦ-I-125 ГОСТ 166-89.

После проведения дефектации определяем годность детали в общем к восстановлению.

015 Центровочная

Оборудование, оснастка: станок вертикально-сверлильный 2А135, тиски станочные ГОСТ 21168-75, зенковка 2353-0021, втулка 6100-0142.

Править центровые отверстия с двух сторон.

То = 5,0 мин; Тшт = 4,2  мин.

 

020 Наплавочная (деф. 1)

Целью операции является наплавка в среде углекислого газа на поверхность. Необходимо наплавить шлицевую поверхность деф. 1 до Ø20 мм выдерживая длину 28 мм.

Деталь устанавливается в центрах и закрепляется в патроне поводковом 7107-0071 ГОСТ 2571-71. В качестве оборудования выбираем установку для наплавки 01.06-152 "Ремдеталь" 1197С, проволоку 1,2 Нп-30ХГСА   ГОСТ 4543-71. В качестве дополнительного оборудования и инструмента используем плоскогубцы 7814-0092.

Толщина наплавляемого слоя равна – 3,0 мм.

То = 2,24 мин; Тшт = 4,2 мин.

 

Таблица 3 – Технические характеристики оборудования для наплавки в среде углекислого газа

 

025 Фрезерная (деф. 1)

Оборудование, оснастка: шлицефрезерный станок 5350А, хомутик 7107-0040, фреза 2520-0732 ГОСТ 8027-86.

Фрезеровать шлицы.

То = 3,7 мин; Тшт = 10,17 мин.

030 Сварочная (деф. 7)

Цель операции – заплавить электродуговой сваркой шпоночный паз.

Деталь устанавливается в центрах и закрепляется в патроне поводковом 7107-0071 ГОСТ 2571-71. В качестве оборудования выбираем сварочный полуавтомат ПДГ-505 У3, 380 В ГОСТ 18130-79 с источником питания типа ВДУ-506, проволоку Св-08ХГСМА ГОСТ 2246-70. В качестве дополнительного оборудования и инструмента используем плоскогубцы 7814-0092.

То = 2,24 мин; Тшт = 2,1 мин.

 

035 Термическая (деф. 1)

Оборудование, оснастка: установка ЛПЗ-2-67М, станок для закалки деталей ТВЧ ПТ-4051, пирометр 30П-66, твёрдомер ТК-2М.

Закалить шлицевую поверхность до HRC 40.

То = 2,24 мин; Тшт = 1,2 мин.

 

040 Фрезерная (деф. 7)

Оборудование, оснастка: станок горизонтально-фрезерный 6М82, головка делительная УДГ-Н250, хомутик 7107-0040, фреза 2250-0009 ГОСТ 3964-69.

Фрезеровать два шпоночных паза: ширин мм, глубина    мм.  

То = 3,7 мин; Тшт = 5,56 мин.

 

045 Шлифовальная (деф. 1, 7)

Оборудование, оснастка: станок кругло-шлифовальный 3А130.