Проектирование технологического процесса ремонта деталей транспортных и технологических машин Федеральное агентство по образованию РФ Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия Кафедра «Эксплуатация дорожных машин» Проектирование технологического процесса ремонта деталей транспортных и технологических машин Омск, 2009 г Введение На современном этапе развития нашей промышленности, придаётся исключительное значение развитию российского машиностроения, подготовке высококвалифицированных инженерно-технических кадров для этой отрасли промышленности. Ведущую роль в машиностроении играет станкостроение, производящее средства производства – технологическое оборудование, приспособления и инструменты для машиностроительных предприятий. Затраты на технологическую остнастку достигают до 20% себестоимости изделия, особенно значительны они при при создании самой сложной, дорогостоящей и ответственной её части – приспособлений. Станочные приспособления (СП) применяют для установки заготовок на металлорежущие станки. Обоснованное применение станочных приспособлений позволяет получать высокие технико-экономические показатели. Трудоёмкость и длительность цикла технологической подготовки производства, себестоимость продукции можно уменьшить за счёт применения стандартных систем станочных приспособлений, сократив трудоёмкость, сроки и затраты на проектирование и изготовление СП. В условиях серийного производства выгодны системы СП многократного применения. Производительность труда значительно возрастает (на десятки – сотни процентов) за счёт применения СП: быстродействующих с механизированным приводом, многоместных, автоматизированных, предназначенных для работы в сочетании с автооператором или технологическим роботом. Точность обработки деталей по параметрам отклонений размеров, формы и расположения поверхностей увеличивается (в среднем 20-40 %) за счёт применения СП точных, надёжных, обладающих достаточной собственной и контактной жесткостью, с уменьшенными деформациями заготовок и стабильными силами их закрепления. Применение СП позволяет снизить требования к квалификации станочников основного производства (в среднем на разряд), объективно регламентировать длительность выполняемых операций и расценки, расширить технологические возможности оборудования. 1. Разработка технологического процесса ремонта детали Дефект детали: - Износ или срыв резьбы. Способ восстановления: - наплавка электродной проволоки; - точение вала; - нарезание резьбы Итак, для ремонта детали необходимо произвести три операции – наплавку, точение и нарезку резьбы. 2. Наплавка Рисунок 1 – Наплавка Толщина наплавляемого слоя должна быть равна максимальному износу плюс припуск на обработку. , (1) где U max – максимальный износ детали, мм, U max = 1,3мм ; ∆ - припуск на обработку, мм, ∆ = 1мм . . Диаметр электродной проволоки подбираем в зависимости от требуемой толщины наплавляемого слоя и количества наплавляемых слоёв. , (2) где η – коэффициент наплавки, η = 0,9 – 0,95. . По ГОСТ 2246-70 выбираем проволоку СВ08 dэ= 3 мм. Силу сварочного тока выбираем таким образом, чтобы не выгорал основной материал детали, и вместе с тем равномерно и полностью без прихватывания расплавлялась электродная проволока. (3) где Dа – плотность тока, А/мм2 ; Dа = 50 А/мм2 . Частота вращения должна быть подобрана таким образом, чтобы расплавляемый металл распространялся на детали ровно без наплывов и впадин. , (4) где Vn – скорость подачи сварочной проволоки по мундштуку, мм/мин, Vn = 50 мм/мин , D – диаметр наплавляемой детали, мм, D = 30 мм , S - подача сварочного мундштука, мм / об, S = dэ = 2,5 мм/об . Масса сварочной проволоки для наплавки детали определяется как произведение удельного веса, наплавляемого металла на объём. (5) где ρ – удельный вес наплавляемого металла, кг / мм3 , = 7,8 · 10-6 кг / мм3 , Vн – объём наплавляемого металла, , (6) где Vгот . – объём готовой детали, мм3 , Vизн. – объём изношенной детали, мм3 . , m = 7,8 · 10-6 · 8021,13= 0,062 кг . Для операции наплавки необходимо рассчитать штучное и подготовительно – заключительное время. (7) где То – основное время, (8) где L – длина наплавляемой поверхности детали, мм, L = 26 мм ; n – число оборотов детали, мин-1 , n = 29,9 мин-1 ; i – количество проходов при наплавке, i= 1. Вспомогательное время (9) Тв = 0,12· 0,29 = 0,035мин. Дополнительное время (10) где - время обслуживания станка, мин, – время отдыха, мин. (11) (12) где – операционное время, (13) Подготовительно – заключительное время Таблица 1 - Расчёт параметров наплавки Параметр S, мм m, г I, А N, мин-1 То , мин Тшт , мин Значение 3 62 363,25 29,9 0,29 15,35 3. Точение Рисунок 2 – Точение При гладком точении производят: наружную обточку, растачивание, подрезку торца, отрезку. В данном случае необходимо провести точение наплавленной поверхности валика. Гладкое точение проводят в два этапа – черновое и чистовое точение. Обработку производим резцом из твёрдого сплава Т5К10, стойкость инструмента Т = 60 мин. 3.1 Выбор параметров режима резания 3.1.1 Глубина резания Глубину резания t, мм определяем по данным таблицы 39 /1/. Глубина резания при: t = 0,5 мм; 3.1.2 Определение подачи Подача при наружном продольном точении определяется по таблице 41 /1/ S = 0,2 мм /об . 3.1.3 Определение скорости резания Скорость резания по таблице 45 /1/ принимаем равной: V = 170 м /мин . Производим корректировку скорости резания исходя из поправочных коэффициентов. (14) где Vпракт – фактическая скорость резания, м/мин; kм – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от материала обрабатываемой детали; kм = 0,75 (согласно Таблица 47 /1/); kм.р. – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от материала резца; kм.р. = 1 (согласно /1/); kх – поправочный коэффициент на скорость резания в зависимости от характера заготовки и состояния ее поверхности; kх = 0,85 (согласно Таблица 48 /1/); kох = 1 (так как присутствует охлаждение согласно Таблица 45 /1/); 3.1.4 Частота вращения шпинделя станка Число оборотов шпинделя станка, n, мин-1 , определяется по формуле /1/ , (15) где V – скорость резания, м/мин; d – диаметр вала, d = 33 мм. ; 3.2 Расчет времени 3.2.1 Расчёт основного времени Основное (машинное) время, То, мин, определяется по формуле /1/ , (16) где L – расчётная длина обрабатываемой поверхности с учётом врезания и перебега, мм, определяется по формуле , (17) где l – длина обрабатываемой поверхности в мм, l = 26 мм; l1 – величина врезания, мм; l2 – величина перебега, мм, значение величин (l1 + l2 ) = 26 мм (согласно Таблицы 51 /1/); i – число проходов, i = 1; S – подача, м /мин . 3.2.2 Определение нормы времени операции Норма времени операции, Тшк , мин, определяется по формуле /1/ , (18) где Тв – вспомогательное время, мин, определяется по таблице 53 /1/; Тв = 0,9 мин; Тдоп – дополнительное время, мин, определяется по формуле /1/ , (19) где К – отношение дополнительного времени к оперативному, при токарной обработке К = 8; Тп.з – подготовительно-заключительное время, мин, выбирается в зависимости от сложности работы и размеров станка по таблице 55 /1/; Тп.з = 10 мин; n – количество деталей в партии, n = 1. Таблица 2 - Расчет параметров точения Параметр t, мм S, мм/об Vпракт , м/мин То , мин Тв , мин Тдоп , мин Тпз , мин Тш.к. , мин Значение 0,5 0,2 108,4 0,13 0,9 0,08 10 11,1 4. Нарезка резьбы Рисунок 3 – Нарезка резьбы 4.1 Определение скорости нарезки резьбы =8,4 м/мин (согласно таблица 56 /1/); 4.2 Определение числа оборотов вала (20) 4.3 Расчет времени 4.3.1 Расчет основного времени , (21) где L – длина нарезаемой резьбы, мм, L = 26 мм; = 1,56 мин. 4.3.2 Определение нормы времени Тв = 0,9 мин (согласно Таблица 53 /1/). = Тп.з = 10 мин (согласно Таблица 55 /1/). = 12,66 мин. Таблица 3 – Расчёт параметров нарезания резьбы Параметр То Тв Тдоп Тп.з. Тш.к. Знапчение, мин 1,56 0,9 0,2 10 12,66 5. Разработка приспособления для ремонта детали Для ремонта валика используем фиксирующий патрон (рис. 4). Рисунок 4 – Фиксирующий патрон 1-Корпус патрона, 2-фиксирующий центр, 3-рычаг, 4-ось рычага. Приспособление специализированное и унифицированное; предназначено как для наплавки, так и для точения и нарезки резьбы на валике водяного насоса. Зажимное устройство приспособления – рычаг, закреплённый на корпусе приспособления. Рычаг установлен на оси, которая запрессована в выступ в корпусе патрона. Описание работы приспособления Нажатием рычага 3, поднимается прижимающая часть; валик вставляется в фиксирующий патрон 1, рычаг опускается в шпоночный паз валика и с противоположной стороны валик поджимается задней бабкой. При этом рычаг прижимается к корпусу патрона, что предотвращает выпадение рычага из паза валика. При вращении рычаг патрона препятствует проворачиванию валика относительно своей оси. 5.1 Расчёт усилия зажима Сила резания в плоскости x, y, z, Н, определяется по формуле /4/ , (22) где Ср – коэффициент, характеризующий операцию (точение, отрезание и т.д.), определяется по таблице 22 /4/; t – длина лезвия резца, мм, t = 50 мм; S – подача, мм /об ; V – скорость резания, м /мин ; x, y, n – показатели степени для конкретных (расчётных) условий обработки для каждой составляющей силы резания, определяются по таблице 22 /4/; Кр – поправочный коэффициент, определяется по формуле /4/ , (23) где – ряд коэффициентов, учитывающий фактические условия резания, определяются по таблице 9, 10 и 23 /4/. В качестве расчётного режима, примем: скорость резания V = 108,4 м /мин , подача S = 0,2 мм /об . По таблице 22 /4/ определяем: Pz Py Px Cp 200 125 67 x 0,9 1,2 y 0,75 0,75 0,65 n 0 0 По таблицам 9, 10 и 23 /3/ определяем коэффициенты, учитывающие фактические условия резания: Pz Py Px kмр 0,5 kφр 1,08 1,63 0,70 kγр 1,15 1,6 1,7 kλр 1,0 0,75 1,07 krр 0,87 0,66 1,0 для Pz : = 0,54. = 908 Н. Усилие зажима определится по формуле , (24) где Мя – момент от силы резания, Нּм, определяется по формуле , (25) где Рz – сила резания в плоскости уоz, Н; rв – радиус вала в месте точения, м, rв = 0,016 м. Мw – момент от силы закрепления (сопротивления провороту вала), Нּм, определяется по формуле , (26) где Рw – усилие прижима, Н; rш – радиус вала в месте прижима, м, rш = 0,023 м. Определяем усилие зажима: , (27) = 632 Н. Заключение В ходе выполнения курсовой работы был произведен выбор и расчёт операций по восстановлению валика водяной помпы. В результате выполнения курсовой работы мы спроектировали приспособление – патрон фиксирующий, с усилием прижима детали (валика водяного насоса) к установочной базе силой не менее 632 Н. Список использованных источников 1. Броневич Г.А. “Курсовое и дипломное проектирование СДМ”. – М.:Машиностроение, 1973.– 250 с. 2. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Организация и технология производства и восстановления потребительских свойств машин и их сборочных единиц», Омск, издательство СибАДИ. 2002.-44 с. 3. В.А. Горохов. Проектирование и расчёт приспособлений. – Минск: ”Вышэйшая школа”, 1986. – 238 с. 4. Справочник технолога-машиностроителя. Под редакцией Косиловой/Том 2. – М.: Машиностроение, 1985.– 450 с.