Разработка технологического процесса восстановления детали

где С_рz, x_рz, y_рz, n_рz – коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки; К_рz – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, неучтённые коэффициентом С_рz.

, (1.7)

где К_Mрz=0,68 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; К_jрz=1 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане режущей части инструмента; К_yрz=0,94 – коэффициент, учитывающий передний угол режущей части инструмента; К_pрz=1,1 – коэффициент, учитывающий угол наклона лезвия; К_Rрz=1 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

.

Коэффициент К_Rрz не учитываем, т.к. сталь резца не быстрорежущая.

Н – составляющая силы резания.

кВт – мощность резания.

Мощность резания, приведённая  к валу электродвигателя, должна быть равна или несколько меньше мощности электродвигателя станка.

Условие выполняется: Nр<Nэ0,50<3.

 

Основное технологическое  время при расточной операции:

 (1.8) [1]

где l – длина обрабатываемого отверстия;

l₁ – величина подвода инструмента к заготовке;

y – величина врезания инструмента;

Δ – величина перебега инструмента;

мин.

Основное технологическое  время на осевую обработку

мин.

мин.

Расточная операция (чистовая расточка отверстия в нижней головке шатуна)

Исходные данные

Оборудование –  Токарный станок модель 1М61 с применением  приспособления для центровки нижней головки  шатуна;

используется расточной  резец 2140-0001

ГОСТ 18882-73 с углом в  плане g=60° с пластинами  из твёрдого сплава Т15К16.

Нутромер индикаторный ГОСТ 7470-78

Обрабатываем отверстие  нижней головки шатуна. Глубина резания t при черновой обработке равна или кратна припуску z на выполняемом технологическом переходе. При чистовой обработке (Ra<2,5) глубина резания принимается в пределах 0,1¸0,4 мм. После назначения глубины резания t=0,1 мм назначаем подачу из числа существующих в характеристике станка S=0,1 мм/об.

Скорость резания v рассчитывается по формуле:

, (1.1)

где С_v, m, x_v, y_v – коэффициенты и показатели степени, учитывающие условия обработки; Т – период стойкости режущего инструмента; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, которые не учтены при выборе C_v.

Период стойкости режущего инструмента Т принимаем равным 60 минутам. Поправочный коэффициент K_v рассчитываем по формуле:

, (1.2)

где K_mv=1,67 – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала; K_nv=1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; K_уv=1 коэффициент, учитывающий главный угол резца в плане; K_у1v=0,9 – коэффициент, учитывающий вспомогательный угол резца в плане; K_rv=1 – коэффициент, учитывающий радиус при вершине режущей части резца; K_qv=0,91 – коэффициент, учитывающий размеры державки резца; K_оv=1 – коэффициент, учитывающий вид обработки; K_uv=0,9 – коэффициент, учитывающий вид материала режущей части инструмента.

.

Определим скорость резания  по формуле (1.23):

м/мин.

По расчётному значению скорости резания определяется частота  вращения шпинделя с закреплённым резцом:

, (1.3)

где d_Д – диаметр детали (отверстия), мм.

об./мин.

Максимальная частота  вращения шпинделя станка равна 450 об./мин. Принимаем частоту вращения шпинделя, близкую к расчётной n=350 об./мин.

Тогда скорость обработки  рассчитывается по формуле:

, (1.4)

м/мин.

Рассчитанные элементы режима резания необходимо проверить  по мощности электродвигателя станка. Мощность резания определим по формуле:

, (1.5)

где р_z – составляющая силы резания.

, (1.6)

где С_рz, x_рz, y_рz, n_рz – коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки; К_рz – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, неучтённые коэффициентом С_рz.

, (1.7)

где К_Mрz=0,68 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; К_jрz=1 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане режущей части инструмента; К_yрz=0,94 – коэффициент, учитывающий передний угол режущей части инструмента; К_pрz=1,1 – коэффициент, учитывающий угол наклона лезвия; К_Rрz=1 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

.

Коэффициент К_Rрz не учитываем, т.к. сталь резца не быстрорежущая.

Н – составляющая силы резания.

кВт – мощность резания.

Мощность резания, приведённая  к валу электродвигателя, должна быть равна или несколько меньше мощности электродвигателя станка.

Условие выполняется: N_р<N_э

0,23<3.

 

Основное технологическое  время при расточной обработке  отверстия нижней головки шатуна:

, (1.30)

где L_px – длина рабочего хода инструмента, мм; i – число проходов; n – частота вращения детали, об./мин.; S – подача инструмента за один оборот детали, мм/об.

мин.

, (1.31)

где t_ву - вспомогательное время на установку-снятие; t_вп - вспомогательное время, связанное с переходом.

мин.

мин.

мин.

 

Слесарно-механическая операция (запрессовка ремонтной втулки в верхнюю головку шатуна).

Запрессовка ремонтной  втулки 21-1004052-01-ДР в верхнюю головку шатуна производится на слесарном верстаке с плитой для укладки шатунов с пуансоном D = 27 мм. и усилием P = 5 H.  

Расчёт припусков  на механическую обработку

 

После назначения последовательности операций и выбора базовых поверхностей необходимо произвести расчёт толщины наносимого материала при восстановлении детали.

Толщина наносимого на изношенную поверхность слоя металла определяется по формуле:

, (1.9)

где D_изн. – величина износа поверхности детали, мм; z_о – общий припуск на обработку.

Величину припуска на обработку поверхности детали после  восстановления можно определить двумя способами:

• опытно-статистический;
• расчётно-аналитический.

Опытно-статистические данные припусков находятся с помощью  таблиц. Расчётно-аналитический метод  позволяет определить величину припуска с учётом всех элементов, составляющих припуск. При этом предусматривается, что при каждом технологическом переходе должны быть устранены погрешности, возникающие на нём и погрешности предшествующего перехода. Этими погрешностями могут быть высота неровностей поверхностей, глубина дефектного слоя, пространственные отношения и погрешности установки.

а_min, а_max – заданные размеры, мм;

b_min, b_max – выбраковочные размеры, мм;

с_min, с_max – размеры детали после предварительной механической обработки перед восстановлением, мм;

d_min, d_max – промежуточные размеры, получаемые после черновой механической обработки после восстановления детали, мм;

d_а, d_b, d_с, d_d, d_е – допуски соответственно на размер a, b, c, d, e, мм;

D_min, D_max – минимальный и максимальный износ детали, мм;

z_min, z_max, z'_min, z'_max, z"_min, z"_max – минимальный и максимальный припуски снимаемые соответственно при предварительной черновой обработке после восстановления детали, чистовой обработке после восстановления, механической обработки перед восстановлением, мм;

h_min, h_max – минимальная и максимальная толщина наращиваемого слоя при восстановлении детали, мм.

Для деталей тел вращения величина минимального припуска определяется по формуле:

, (1.10)

где R_zi-1 – высота микронеровностей на предшествующем переходе; T_i-1 – глубина дефектного слоя на предшествующем переходе; P_i-1 – суммарные пространственные отклонения; e_qi – погрешность установки на выполненном технологическом переходе.

Расчёт припусков и  толщины восстанавливаемого слоя выполняем  в следующей последовательности:

1). Исходя из заданных  и выбракованных размеров детали  определяем максимальную и минимальную величины износа рабочих поверхностей детали (отверстия нижней головки шатуна).

, (1.11)

, (1.12)

где а_min, а_max – заданные размеры, мм; b_min, b_max – выбраковочные размеры детали, мм.

мм;

мм.

2). После предварительной механической обработке перед восстановлением определяют припуски и предельные размеры детали. Согласно рис. 1.2 получаем:

, (1.8)

, (1.13)

, (1.14)

, (1.15)

Здесь и далее индексы  при обозначении R_z, T, p, e, d показывают, с учётом качества каких поверхностей нужно определить значение этих параметров.

мм;

мм;

мм;

мм.

3). Определим толщину наращиваемого слоя при восстановления детали:

, (1.24)

, (1.25)

мм,

мм.

 

Последовательность операций при восстановлении размеров отверстия нижней головки шатуна:

1). Чистовое растачивание  с целью исправления геометрических  параметров отверстия нижней головки шатуна.

2). Восстановление детали  путём нанесения гальванического  покрытия. Применяем железнение.

 

Гальваническая  операция (нанесение покрытия на поверхность отверстия в нижней головке шатуна)

Для восстановления отверстия  в нижней головке шатуна наибольшее применение получило осталивание (железнение) ванным методом. Сущность процесса состоит в том, что в качестве ванны используется сама деталь. Электролит удерживается в изношенном отверстии при помощи приспособлений с уплотнениями. В качестве источника питания для наносимого покрытия используется растворимые аноды из стали 10, 20.

В производстве широко используется железнение в холодном электролите на асимметричном токе с катодно-анодным соотношением b=8¸10. Для железнения применяется электролит с концентрацией хлористого железа FeCl₂4H₂O – 200 г/л, йодистый калий KI – 20 г/л, HCl – 15 г/л. Температура электролита поддерживается в пределах 50 °С, а плотность тока 50¸60 А/дм.

Технологический процесс  железнения включает операции: электрохимическое  обезжиривание, анодное травление, железнение, нейтрализацию с последующими промывками после каждой операции. Далее шатуны отправляют в сушку.

При вспомогательных  операциях, связанных с железнением, используем ванны для обезжиривания, ванны для горячей промывки, ванны для холодной промывки. Так как железнение проводим безванным способом, то используем уплотнения.

 

Восстанавливаем размеры  отверстия нижней головки шатуна:

, (1.32)

_{где h – толщина покрытия, мм; g - плотность осаждённого металла, г/см³; Dк – плотность тока на катоде, А/дм²; С – электрохимический эквивалент, г/А´ч; h - коэффициент выхода металла по току.}

мин.

мин.

, (1.33)

где n₁ – количество деталей, загруженных в ванну; K_u – коэффициент использования ванн.

мин.

 

Шлифовальная  операция (шлифование торцов нижней головке шатуна на “Чисто”).

На плоскошлифовальном станке 3Б722 с магнитным столом шлифуют сперва одну сторону поверхности нижней головки шатуна затем другую с шириной 70мм, длиной 100мм, высотой 26мм. Шероховатость обработанной поверхности R_a= 0.5 мкм, припуск на сторону 0.02 мм. Метал: Ст45Г2 (HB 228-269)

Выбор шлифовального  круга: для шлифования шатунов с твердостью HB 228-269 берется шлифовальный круг Э50СТ2Б. Абразивный материал Э (электрокорунд нормальный) с зернистостью 50 мкм, твердостью СТ2 (ГОСТ 3751-47) со связкой Б (бакелитовая).

 

 

Назначение режима резания:

1. Рекомендуемая скорость шлифовального круга:

n_к=1450 об/мин, Д=450 мм.

 м/с,

2. Рекомендуемая скорость движения заготовки (скорость продольного перемещения стола) V_ст = 15…20 м/мин. Принимаем  
V_ст = 20 м/мин. Эта скорость может обеспечена на станке 3Б722.