Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Содержание
Введение
Проектирование технологических процессов в машиностроении является важной задачей в данной области. Эта задача достаточная трудоемка, требует больших материальных, интеллектуальных затрат. Правильное и быстрое решение поставленной задачи может осуществляться исходя из богатого опыта и навыков проектирования технологом процессов ремонта деталей в машиностроении.
Надежность и качество выпускаемых деталей и узлов постоянно повышается. Долговечность работы машин определяется совершенством конструкции и технологическим процессом их изготовления. Однако в процессе работы надежность машин постоянно снижается вследствие изнашивания трущихся деталей, коррозии, усталости металла и его старения. Эти причины вызывают повреждения, устранения которых становится необходимыми.
Цель данного курсового проекта - проанализировать действующий заводской технологический процесс ремонта детали, обосновать новые варианты и разработать конкретный процесс ремонта детали.
1 Обоснование способа ремонта детали
1.1 Анализ конструкции детали
В данном курсовом проекте объектом изучения является технологический процесс ремонта фланца представленного на рисунке 1.
Рисунок 1 Фланец предохранительного клапана
Деталь фланец установлена в предохранительном клапане. Предназначен для поддержания в гидросистеме заданного давления путём перепуска избыточного количества жидкости что называется явлением слива. Требуемая величина давления устанавливается вращением упругого валика. Рабочая жидкость масло. Температура окружающей среды от -60 до +60° С. Температура рабочей жидкости + 90°С.
Материал детали Фл 06-01 - алюминиевый деформируемый сплав.
Деталь имеет длину 55 мм, максимальный диаметр 60, на фланце есть отверстия d 5,4мм 4шт., d 2мм 6 шт.
1.2 Анализ неисправностей в эксплуатации
У фланца, в процессе эксплуатации, могут возникнуть следующие неисправности:
деф. 1- износа наружной поверхности фланца;
деф. 2 - износа внутренней поверхности фланца;
деф. 3 - износ внешней резьбовой поверхности М36;
деф. 4 трещины в теле;
деф. 5 задиры, царапины, деформации;
Все неисправности приводят к повышенному износу узла, а также могут привести к аварийной ситуации.
1.3 Анализ базового технологического процесса ремонта, обоснование способа ремонта детали
1) Контроль наружной поверхности фланца осуществляется при помощи штангенинструмента, а восстановление производить наплавкой.
2) Контроль внутренних поверхностей производить при помощи калибр-пробки или штангенинструмента, а восстановление наплавкой,
3) Контроль внешней резьбовой поверхности производить капиллярным методом дефектоскопии, а восстановление производить наплавкой.
4) Обнаружение трещин на теле производить ферромагнитным способом, восстановление, по возможности, производить наплавкой.
5) Наличие задиров, царапин, деформаций определять внешним осмотром, неисправности устранить слесарно-механической обработкой.
2 Совершенствование технологического процесса ремонта
2.1 Технологический процесс сборки разборки
Сборка фланца
1) Запрессовать подшипник Ø 27;
2) Установить уплотнительное кольцо шириной 3мм в канавку Ø 21;
3) Поместить деталь на вал и вкрутить фланец в корпус;
4) Завернуть 6 болтов в корпус Ø 2 мм;
5) Поставить крышку и закрепить её 4 болтами Ø 5,4мм.
2.2 Технологический процесс дефектации
У детали фланец в процессе эксплуатации произошел износ резьбы М 36. Для определения дефекта, в условиях производства, целесообразно применять рентгенографический или капиллярный методы дефектоскопии, так как это наиболее выгодные с экономической точки зрения и простые способы контроля.
В своей работе я буду использовать капиллярный метод дефектоскопии. Капиллярный контроль основан на искусственном повышении свето- и цветоконтрастности дефектного участка относительно неповреждённого. Методы капиллярной дефектоскопии позволяют обнаруживать невооружённым глазом тонкие поверхностные трещины и др. несплошности материала, образующиеся при изготовлении и эксплуатации деталей машин. Полости поверхностных трещин заполняют специальными индикаторными веществами (пенетрантами), проникающими в них под действием сил капиллярности. Для так называемого люминесцентного метода пенетранты составляют на основе люминофоров (керосин, нориол и др.). На очищенную от избытка пенетранта поверхность наносят тонкий порошок белого проявителя (окись магния, тальк и т. п.), обладающего сорбционными свойствами, за счёт чего частицы пенетранта извлекаются из полости трещины на поверхность, обрисовывают контуры трещины и ярко светятся в ультрафиолетовых лучах. При так называемом цветном методе контроля пенетранты составляют на основе керосина с добавлением бензола, скипидара и специальных красителей (например, красной краски).
2.3 Проектирование технологического процесса восстановления резьбовой поверхности фланца
Основной задачей при восстановлении отдельных деталей является придание их изношенным поверхностям первоначальных параметров.
При ремонте машин операции сварки и наплавки как методы восстановления нашли очень широкое распространение, так как они позволяют получить на рабочих поверхностях деталей слой любой толщины и химического состава, наплавленный слой с разнообразными свойствами, высокой твердостью и износостойкостью, антифрикционные, жаропрочные и т.п. В настоящее время на железнодорожном транспорте более 85 % всех деталей восстанавливаются путем дуговой наплавки.
В данном случае нам необходима наплавка в среде аргона для обеспечения охлаждения воизбежании прожегов и деформаций . Механизированные и автоматизированные способы наплавки, такие как автоматическая под флюсом, в углекислом газе и вибродуговая, позволяют значительно повысить качество восстановленных поверхностей, поднять производительность труда и снизить себестоимость ремонта. Конечным документом разработки технологического процесса наплавки является технологическая карта, в которой указывается последовательность операций, применяемое оборудование, приспособления и инструмент, режим наплавки, затраты на каждую операцию.
Механическая обработка резанием используется в качестве подготовительной и окончательной обработки при восстановлении деталей различными способами и служит основой ремонта деталей способами ремонтных размеров и заменой части изношенных деталей.
Качество поверхности и точность механической обработки определяют качество восстановления деталей, а, следовательно, и отремонтированных машин.
На ремонтных предприятиях встречаются практически все виды механической обработки резанием (точение, фрезерование, строгание, сверление, зенкерование, развертывание, протягивание, зубо- и резьбонарезание, хонингование, притирка, полирование и др.), применяемые на машиностроительных заводах.
Однако предварительная обработка изношенных и окончательная обработка деталей имеют свои особенности, которые значительно затрудняют механическую обработку при их восстановлении, по сравнению с обработкой при изготовлении новых деталей.
В данном разделе спроектированы операция наплавки фланца в среде арнога.
2.3.1 Проектирование операций наращивания изношенных поверхностных слоев детали
Для восстановления деталей подвижного состава применяется механизированная наплавка в углекислом газе СО2. Этим способом восстанавливают детали небольших размеров и диаметров, работающие при ударных и знакопеременных нагрузках. Качественно наплавляются детали, изготовленные из сталей Ст3, Ст4, 30, 40, 40Х, 45 и других марок, а также из серого чугуна.
Основными достоинствами механизированной наплавки являются:
высокое качество наплавленного металла;
высокая производительность труда;
низкий расход наплавочных материалов и электроэнергии;
возможность наплавки деталей сложной формы в любом пространственном положении;
возможность наблюдения за формированием наплавляемого слоя;
высокая стабильность процесса;
улучшение условий труда.
На форму и размеры наплавленных валиков значительное влияние оказывает большое количество факторов. Основные параметры процесса наплавки в углекислом газе целесообразно определять в соответствии с порядком, приведенном на рис. 1.
Для механизированной наплавки в СО2 применяется сварочная проволока (ГОСТ 2246-70) марок Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, Св-18ХГС, Св-12Х13 и др., наплавочная (ГОСТ 10543-82) Нп-30ХГСА, Нп-50ХФА и др., а также порошковая.
Для получения наплавленного металла с высокой ударной вязкостью рекомендуется применять проволоку Св-08Г2С, при этом твердость поверхности достигает НВ220 250. Для повышения твердости наплавленный слой после механической обработки подвергают цементации и термической обработке. При наплавке сталей 40, 45Х часто используют проволоку Св-18ХГС, которая обеспечивает твердость наплавляемого слоя НВ230 280, и Нп-30ХГСА твердость до НВ245 290.
Применение проволоки аустенитного класса позволяет получать наплавленные слои, отличающиеся высокой износостойкостью и коррозионной стойкостью.
Толщина наплавленного слоя определяется с учетом износа и припуска на последующую механическую обработку по формуле:
δн = δиз + δ0, (1)
δн =0,3+1=1,3, мм.
где δиз износ, мм;
δ0 припуск на механическую обработку, мм.
При механизированной наплавке в СО2, тщательном выполнении процесса и удовлетворительном формировании валика припуск на механическую обработку принимается равным 0,6 1,2 мм на сторону.
Диаметр электродной проволоки зависит от формы, размера наплавляемых деталей и толщины слоя, который необходимо наплавить (табл. 1).
При использовании проволоки марок Св-08ГС, Св-08Г2С диаметром до 1,2 мм наплавленный металл на углеродистых сталях общего назначения имеет высокие механические свойства, такие же, как и при использовании электродов Э50А, Э55, и содержит наибольшее количество пор и шлаковых включений. При использовании проволоки диаметром 1,6 3,0 мм несколько снижается ударная вязкость наплавленного металла, это объясняется более высокой интенсивностью металлургических реакций, приводящих к большим количествам и размерам неметаллических включений, более грубой структуре валика, а в ряде случаев к большому содержанию водорода и азота в наплавленном металле.
Таблица 1
Соотношение между диаметром электрода и диаметром детали
при наплавке в СО2
Диаметр детали (толщина стенки), мм |
10 40 |
40 50 |
50 70 |
70 90 |
90 120 |
Диаметр электрода, мм |
0,8 1,0 |
1,0 1,2 |
1,2 1,4 |
1,4 1,6 |
1,6 2,0 |
При наплавке тонкой проволокой удается за один проход получить наплавленный слой толщиной 0,8 1,5 мм, толстой до 1,0 2,5 мм. Изменение пространственного положения восстанавливаемой поверхности в процессе наплавки оказывает заметное влияние на режим. Так, при наплавке в потолочном положении устойчивое горение дуги и удовлетворительное формирование наплавленного слоя возможны при использовании электрода диаметром не более 1,6 мм.
Значение тока наплавки рассчитывается по эмпирической формуле:
, (2)
, А
где j плотность тока, А/мм2;
dэл диаметр электрода, мм.
Плотность тока находится в пределах 80 200 А/мм2. Большие значения плотности тока соответствуют меньшим диаметрам электродов.
Для каждого диаметра электрода существует диапазон рекомендуемых значений тока. Его ориентировочное значение для электродов диаметром 1,6 мм составляет 140 300 А, диаметром 2 мм 200 300 А, однако наплавку в СО2 целесообразно выполнять не на всем этом диапазоне значений тока.
Для каждого диаметра электродной проволоки существует диапазон значений тока (рис. 2), в котором обеспечиваются достаточная устойчивость горения дуги, удовлетворительное формирование наплавленного валика и минимальные потери электродного металла на угар и разбрызгивание.
При восстановлении деталей небольших диаметров рекомендуется использовать диапазон малых значений тока, при этом уменьшается прогрев детали и газоэлектрическая горелка не требует дополнительного охлаждения.
Рисунок 2 - Зависимость потерь металла на угар и
разбрызгивание от тока наплавки
Обычно наплавку различных деталей производят при напряжении дуги 16 34 В. Большие значения напряжения горения дуги соответствуют большему значению тока. Вместе с тем процесс наплавки длинной дугой характеризуется крупнокапельным переносом электродного металла, что приводит к неравномерному формированию валика и недопустимо сильному разбрызгиванию, поэтому наплавку рекомендуется выполнять в режиме с меньшим значением напряжения.
Для выбора режима наплавки целесообразно использовать зависимость, приведенную на рис. 3.
Рисунок 3 - Зависимость напряжения дуги от тока наплавки
Для обеспечения стабильного процесса с допустимыми технологическими характеристиками и небольшим разбрызгиванием наплавку необходимо выполнять при определенных соотношениях между напряжением и током. Экспериментально установлено, что это соотношение желательно выдерживать в пределах 8 11.
Область устойчивых режимов, обеспечивающих удовлетворительное формирование валиков, при изменении пространственного положения наплавляемой поверхности сокращается и перемещается в сторону понижения значений тока и напряжения.
Скорость подачи электрода, м/ч, выбирается по справочным материалам или рассчитывается по формуле:
, (3)
, м/ч
где αр коэффициент расплавления, г/А∙ч;
Iн ток наплавки, А;
ρ плотность металла проволоки, г/см3.
Коэффициент расплавления электродной проволоки сплошного сечения при наплавке в углекислом газе
, (4)
, г/А∙ч
Шаг наплавки, мм/об,
S = (1,6 2,2)dэл. (5)
S = 1,6*1=1,6, мм
Скорость наплавки, м/ч,
, (6)
, м/ч
где αн коэффициент наплавки, г/А∙ч;
Fн площадь поперечного сечения наплавленного валика, мм2;
ρ плотность металла шва, г/см3.
Коэффициент наплавки
, (7)
, г/А∙ч
где ψ потеря электродного металла, %.
Стабильному процессу наплавки соответствуют минимальные потери электродного металла на угар и разбрызгивание 5 8 %, а нестабильному 15 20 %.
Площадь поперечного сечения наплавленного валика, мм2,
Fн = δнSа, (8)
Fн = 1,3*1,6*0.7=1,46, мм2
где а коэффициент, учитывающий отклонение площади наплавленного валика от площади прямоугольника (а = 0,6 0,7).
Частота вращения, об/мин, наплавляемой детали определяется по формуле:
, (9)
, об/мин
где D диаметр наплавляемой поверхности, мм.
Вылет электродной проволоки существенно влияет на устойчивость процесса и качество наплавленного слоя. Соотношения вылета электрода от его диаметра приведены в табл. 2.
Таблица 2
Соотношение между вылетом и диаметром электрода
Диаметр электрода, мм |
1,0 |
1,2 |
1,6 |
2,0 |
Вылет электрода, мм |
8 15 |
9 20 |
15 22 |
15 22 |
Изменение вылета электрода в процессе наплавки на 1 мм приводит к изменению тока на 8 10 А. С увеличением плотности тока вылет электрода необходимо уменьшить.
Изношенные детали наплавляются в СО2 на постоянном токе обратной полярности. Наилучшие условия для саморегулирования дуги создаются при использовании источников тока с жесткой внешней характеристикой, позволяющей выдержать напряжение на дуге с точностью до 0,5 В, тогда как с круто падающей 1,5 В. Это сводит к минимуму изменение химического состава наплавленного слоя. Двуокись углерода в зависимости от назначения в соответствии с ГОСТ 8050-85 выпускается трех марок: сварочная, пищевая и техническая. Сварочная двуокись углерода при наплавке может использоваться без ограничений, пищевая только после ее осушения, а техническая для этих целей не используется. Расход углекислого газа зависит от диаметра электрода и составляет 6 25 л/мин.
Для механизированной наплавки в СО2 обычно применяется оборудование, изготовленное самим ремонтным предприятием.
Установка для наплавки состоит из модернизированного токарного станка, подающего механизма, газоэлектрической горелки и источника питания.
В качестве вращателя используется изношенный токарный станок. Частота вращения шпинделя станка снижается в 20 40 раз, для этого между электродвигателем привода и первым валом коробки скоростей устанавливают понижающий редуктор.
Механизм подачи электрода с газоэлектрической горелкой крепится на суппорте станка. Источник питания выбирается по справочной литературе [5].
2.3.2 Проектирование операций механической обработки восстанавливаемой детали
Глубина фрезерования и ширина фрезерования В. Во всех видах фрезерования, за исключением торцового, определяет продолжительность контакта зуба фрезы с заготовкой. Измеряют в направлении, перпендикулярном оси фрезы. Ширина фрезерования В определяет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании. Измеряют В в направлении, параллельном оси фрезы. При торцовом фрезеровании эти величины меняются местами.
В=D=134 мм,
Подача. При фрезеровании различают подачу на один зуб , подачу на один оборот фрезы и подачу минутную , мм/мин, которые находятся в следующем соотношении:
где частота вращения фрезы, об/мин;
число зубьев фрезы.
,
Исходной величиной подачи при черновом фрезеровании является подача на один зуб , при чистовом фрезеровании - на один оборот фрезы , по которой для дальнейшего использования вычисляют подачу на один зуб: . Рекомендуемые подачи для различных фрез и условий резания.
Скорость резания окружная скорость фрезы, м/мин,
Значения коэффициента , период стойкости Т и показателей степени приведены в таблицах.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания.
где коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала;
коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;
коэффициент, учитывающий материал инструмента.
Сила резания. Главная составляющая силы резания при фрезеровании - окружная сила, Н,
,
где - число зубьев фрезы;
,
Значения коэффициента ,поправочного коэффициента и показателей степени см. в таблицах.
Крутящий момент,, на шпинделе
,
где D - диаметр фрезы, мм
,
Мощность резания (эффективная), кВт,
,
.
Для нарезания резьбы
2.4 Проектирование оборудования и технологической оснастки
Ремонт резьбовой поверхности фланца производят в разрезной оправке (Рис. 4), в которую входят:
1. Втулка
2. Втулка разрезная
3. Клин
4. Гайка М6 ГОСТ 15526-91
5. Шайба М6 ГОСТ 10450-78
Рисунок 4 Разрезная оправка.
Для операции токарной обработки используют станок токарно-винторезный 16К20.
Для операции наращивания поверхностей фланца выберем установку для наплавки в среде аргона Mitech TIG 200А (AC/DC).
3 Технико-экономические расчеты
3.1 Нормирование технологических операций
Основой планирования производственного процесса является техническое нормирование, позволяющее определить обоснованные затраты времени на выполнение заданной работы.
Норму времени определяют по формуле:
Тн = Тпз/ z + То + Тв + Тдоп,
где Тпз - подготовительно - заключительное время, мин;
z - число деталей в партии;
То - основное время, мин;
Тв - вспомогательное время, мин;
Тдоп - дополнительное время, мин;
Сумму основного и вспомогательного времени называют оперативным временем:
Топ = То + Тв
Подготовительно-заключительное время отводиться на ознакомление с работой и чертежами, подготовку рабочего места, наладку или переналадку оборудования (в зависимости от сложности выполняемой работы принимают в пределах 10 - 20 мин.).
Основным называется время, идущее на непосредственное выполнение технологического перехода, т. е. время, затрачиваемое на изменение формы, размеров и свойств обрабатываемого изделия в результате механической обработки, сварки, ковки и т. д., а также на изменение взаимного расположения деталей и узлов как результата сборочно-разборочных работ.
Вспомогательным называется время, затрачиваемое на действия, обеспечивающие выполнение основной работы (2 - 12 мин. - в зависимости от применяемой технологии).
Дополнительным называется время, затрачиваемое на организационно - техническое обслуживание рабочего места, на отдых и естественные надобности. Дополнительное время принимают в отношении 7 - 9 % к оперативному.
Расчёт фланца.
а) Основное время для фрезерной фланца определяется по формуле
То = ,
где L - длина обрабатываемой поверхности детали, мм;
n - частота вращения шпинделя, об / мин;
S - подача, мм / об;
i - число проходов, необходимых для снятия операционного припуска на механическую обработку.
То = мин.
Принимаем Тв = 1,5 мин.
Тогда
Топ = 0,003+ 1,5= 1,503 мин;
Тдоп = 0,08 1,503 = 0,12 мин;
Тшт =1,503 + 0,12 = 1,623 мин;
Тпз = 5 мин.
б)При наплавке балка в среде защитных газов:
То =
где L - длина наплавляемой поверхности детали, мм
То = =0,016мин;
Принимаем Тв = 1,5 мин.
Топ = 0,016 + 1,5 = 1,516 мин.
Дополнительное время принимается равным 15% от оперативного.
Тдоп = 0,15 1,516 = 0,23 мин;
Тшт = 1,516 + 0,23 = 1,746 мин;
Тпз = 5 мин.
Техническая норма на операцию складывается из нормы подготовительно - заключительного и нормы штучного времени и называется штучно - калькуляционным временем:
Тшк = Тшт + Тпз / z,
где Тпз - подготовительно - заключительное время, определяемое суммированием Тпз по всем операциям маршрутной карты;
Тшт - штучное время, то есть полное время для выполнения всех операций технологического процесса (суммируется по маршрутной карте);
z - число деталей в партии (z = 1).
Тшк = =13,37 мин = 0,21 часа.
Общее время ремонта фланца составляет 14,11 мин = 0,21 часа.
Заключение
В данном курсовом проекте процесс ремонта фланца проанализирован и усовершенствован, оформлен в соответствии с существующими требованиями.
Были рассчитаны припуски на механическую обработку и толщина слоя, который необходимо наплавить для восстановления размеров детали.
В качестве способа ремонта была выбрана наплавка в среде углекислого газа.
Также в данном проекте рассчитаны режимы механической обработки и режимы наплавки.
Определено полное время для выполнения всех операций технологического процесса ремонта надрессорной балки, составляет 13,37 мин = 0 часов 21 минуты.
Я считаю что внедрение моей технологии на ремонтных заводах и локомотивных депо даст положительный экономический эффект для предприятий вцелом.
Библиографический список
1. Справочник технолога-машиностроителя под.ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова т.1, Москва «Машиностроение» 1985г.
2. Справочник технолога-машиностроителя под.ред. А.Г.Косиловой и Р.К.Мещерякова т.2, Москва «Машиностроение» 1985г.
3. Молодык Н.В, Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник - М.: Машиностроение, 1989. 480с.
4. Смольянинов В.С. Технология производства запасных частей и ремонта машин. Часть 1: Методические указания к изучению дисциплины «Технология производства и ремонт подвижного состава» / ОмГУПС. Омск, 1999.- 50с.
5. Расчёт режимов резания при механической обработке: Методические указания к выполнению курсовых работ / М. Ф. Капустьян, А. А. Рауба, В. А. Рыбик. Омский государственный университет путей сообщения. Омск, 2002. 33 с.
6. Технология конструкционных материалов. Раздел «Восстановление изношенных деталей». Часть 1: Методические указания к выполнению индивидуальных заданий/ В.М. Лузин, В.С. Смольянинов, С.Г. Шантаренко, А.В. Смольянинов; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006. 22с.
7. Смольянинов В.С. Технология производства запасных частей и ремонта машин. Часть 2: Методические указания к изучению дисциплины «Технология производства и ремонт подвижного состава» / ОмГУПС. Омск, 1999.- 50с.
Марка электродной
проволоки
Вылет электродной
проволоки
Скорость подачи
электрода
ок наплавки
Напряжение дуги
Толщина наплавленного слоя
Шаг наплавки
Диаметр электрода
Скорость наплавки
Род тока и его
полярность
Расход углекислого газа
100 200 300 400 А 500
Iн
15
%
10
5
0
Потери металла
1,6 мм
1,4 мм
1,2 мм
2,0 мм
100 200 300 А 400
Iн
45
В
30
15
0
U
Обрыв дуги
Замыкание электрода
Область
режимов
рекомендуемых