Разработка технологического процесса восстановления ступицы заднего колеса автомобиля ГАЗ-24

Относительный удельный показатель i-ого способа рассчитывается по формуле :

, (4.1)

где Wi, Qi, βi,Ti,Cвi – значение удельных показателей i-го способа восстановления;

∑Wn, ∑Qn, ∑βn, ∑Tn, ∑Cвn – сумма  значений одноименных удельных показателей  всех возможных способов восстановления.

;

;

;

;

Интегральный показатель i-го способа определяется по формуле:

, (4.2)

;

;

;

.

Оптимальным способом восстановления детали будет тот, интегральный показатель которого имеет минимальное значение.

Среди рассмотренных способов такими будут являться наплавка вибродуговая, наплавка в среде защитного газа и железнение.

Для принятия решения следует  рассмотреть достоинства и недостатки каждого из возможных методов  восстановления.

Основным достоинством способа  вибродуговой наплавки является небольшой  нагрев детали (около 100°C), малая зона термического влияния и возможность  получения наплавленного слоя метала с требуемой твердостью без дополнительной термообработки, однако существуют и  такие недостатки, как неоднородность структуры и твердости наплавленного  материала, возможность образования  пор и микротрещин по границам перекрытия отдельных валиков. Поэтому  в покрытии возникают внутренние растягивающие напряжения, которые  снижают усталостную прочность  детали на 30-40 %.

К недостаткам способа  наплавки в среде газа можно отнести: потери металла до 5 - 10 % за счет повышенного разбрызгивания; снижение усталостной прочности на 10 - 20 % и пониженная износостойкость.

Железнение позволяет  получать твердые износостойкие  покрытия. Свойства покрытия зависят  от режимов железнения. Усталостная  прочность деталей, восстановленных  железнением, снижается. На практике железнение применяют для восстановления посадочных поверхностей под подшипники.

Повысить производительность метода в 10-15 раз и улучшить качество покрытия можно применением вневанного проточного железнения. По сравнению  с хромированием железнение характеризуется более высокими технико-экономическими показателями: значительно меньшие длительность процесса и стоимость.

Можно сделать вывод, что  наиболее эффективным способом для  восстановления поверхностей ступицы  под подшипники является железнение, так как величина износа посадочных поверхностей под подшипники небольшая, а требования к износостойкости, твердости и прочности соединения покрытия с основой высокие. Покрытия, полученные в результате железнения ,отвечают заданным требованиям.

Исходя из рассмотренных  особенностей каждого из возможных  методов восстановления, принимаем  решение о восстановлении посадочных поверхностей под подшипники железнением.  

 

5. Обоснование  маршрута восстановления и разработка  маршрутной карты 

 

Технологический процесс  восстановления детали состоит из определенного  числа операций. Под операциейпонимают законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте рабочими определенной специальности и квалификации.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.

Разработка технологического маршрута восстановления детали предполагает определение последовательности операций, подбор оборудования, оснастки, расчет режимов и норм времени по операциям.

Разработка технологических  операций включает в себя рациональное построение операций, установление рациональной последовательности переходов в  операции. Маршрут восстановления ступицы  заднего колеса автомобиля ГАЗ-24 приведен в таблице 3.

 
6. Расчет  режимов выполнения технологических  операций и технических норм  времени

Расчет технической нормы  времени производится для каждой из операций по восстановлению ступицы  заднего колеса.

Штучное время определяется по следующей формуле:

Тшт=Топ+Тд, (6.1)

где Топ – оперативное  время, мин;

Тд – дополнительное время, мин.

Топ=То+Тв, (6.2)

где То- основное время, мин;

Тв- вспомогательное время, мин.

Операция 005 –  Сверлильная.

1. Рассверлить  отверстие под болт крепления  колеса Ø 22 мм.

При сверлении и рассверливании отверстий основное время рассчитывается по формуле:

, (6.3)

где D- диаметр обработки, мм;

l – длина обработки,  мм;

V – скорость резания  , м/мин;

S – подача, мм/об.

Для данного случая D=22 мм, l = 12,5 мм, S = 0,4-0,5 мм/об, S= 0,4 мм/об, V= 26 м/мин.

Число оборотов рассчитывается по формуле:

n=1000V/πd, (6.4)

n=1000*26/(3,14*22)=376,38 мин^-1,

принимаем n= 350 мин^-1, тогда значение скорости:

V = πdn/1000=3,14*22*350/1000= 24,18 м/мин

мин

В ступице 5 отверстий, если необходимо отремонтировать более 2-х, то

деталь не годна для  восстановления.

Принимаем 2 отверстия для  ремонта, T_о1=0,09*2=0,18 мин.

Вспомогательное время: Тв=0,93 мин.

Оперативное время:

Топ₁=0,18+0,93=1,11 мин. 

 

2. Зенкеровать  отверстие под болт крепления  колеса до Ø 22,6 мм.

Для данного случая: D=22,6 мм, L=12,5 мм.

s=0,4-0,7 мм/об, по характеристике  станка s= 0,56 мм/об.

V = 23 м/мин.

При зенкеровании глухих отверстий  подача не должна превышать S=0,3-0,6 мм/об

n=1000*23/(3,14*22,6)=324,1 мин^-1,

принимаем n=350 мин^-1 .

Скорость резания при  зенкеровании определяется по формуле:

 

V = πdn/1000=3,14*22,6*350/1000= 24,8 м/мин;

мин,

Принимаем 2 отверстия для  ремонта, T_о1=0,064*2=0,128 мин.

Вспомогательное время: Тв=0,93 мин.

Оперативное время:

Топ₂=0,128+0,93=1,058 мин, 

 

3. Развернуть  отверстие под болт крепления  колеса до Ø 22,7 ^{+0,045 мм}

;

Для данного случая D=22,7 мм, l = 12,5 мм, S = 1,12 мм/об, V= 6 м/мин

n=1000V/πd=1000*6/(3,14*22,7)=84,2 мин^-1,

принимаем n= 84 мин^-1

тогда значение скорости:

V = πdn/1000=3,14*22,7*84/1000= 5,98 м/мин,

мин;

Принимаем 2 отверстия для  ремонта, T_о1=0,133*2=0,266 мин.

Вспомогательное время: Тв=0,93 мин.

Оперативное время:

Т_оп3=0,266+0,93=1,196 мин,

 

Для операции 005 оперативное  время будет равно:

Топ=1,11+1,058+1,196= 3,364мин.

Время на обслуживание рабочего места:

Тдоп=0,06*Топ=0,06*3,364=0,202 мин.

Штучное время:

Тшт=3,364+0,202= 3,565 мин. 

 

Операция 010- Слесарная.

1. Запрессовать  втулки под шпильки крепления  колеса.

Принимаем Т_о1=0,3*2= 0,6 мин.

Вспомогательное время Тв=0,2мин

Оперативное время:

Топ1=0,6+0,2=0,8 мин. 

 

2. Сверлить отверстия  Ø 3,3 мм на глубину 5 мм.

Принимаем Т_о2=0,15*2=0,3 мин;

Вспомогательное время Тв=0,2мин

Оперативное время:

Т_оп2=0,3+0,2=0,5 мин. 

 

3. Нарезать внутреннюю  резьбу М4.

Принимаем Т_о3=0,4*2= 0,8 мин

Тв=0,2мин .

Оперативное время:

Топ₃=0,8+0,2=1,0 мин. 

 

4. Ввернуть стопорные  винты

Т_о4=0,2*2=0,4 мин

Тв=0,2мин

Оперативное время:

Топ₄=0,4+0,2=0,6 мин. 

 

5. Запилить стопорные  винты заподлицо с основным  металлом.

Т_о5=0,2*2=0,4 мин

Тв=0,2мин

Оперативное время:

Т_оп5=0,4+0,2=0,6 мин;

Для операции 010 оперативное  время будет равно:

Топ=0,8+0,5+1,0+0,6+0,6=3,5 мин;

Время на обслуживание рабочего места:

Торм=0,06*Топ=0,06*3,5=0,21 мин;

Штучное время:

 

Тшт=3,5+0,21=3,71 мин 

 

Операция 015 - Сверлильная

1. Зенкеровать  отверстия в запрессованных втулках  до Ø 15,7 мм.

,

Для данного случая: D=15,7 мм , L=12,5 мм, s= 0,56 мм/об, V =20 м/мин,

n=1000V/πd=1000*20/(3,14*15,7)=405,6 мин^-1

принимаем n=400 мин^-1 .

Скорость резания при  зенкеровании определяется по формуле:

V = πdn/1000=3,14*15,7*400/1000= 19,72 м/мин;

мин;

Вспомогательное время: Тв=0,93 мин;

Оперативное время:

Т_оп1=0,056+0,93=0,986 мин. 

 

2. Зенковать фаску  1,5×45°.

При зенковании: s=0,14 мм/об, v=20 м/мин.

n=1000V/πd=1000*20/(3,14*15,7)=405,6 мин^-1;

 

принимаем n=400 мин^-1.

мин,

Вспомогательное время: Тв=0,07 мин

Оперативное время:

Топ₂=0,027+0,07=0,097 мин.

3. Развернуть  отверстия до Ø 16^{+0,07 мм}

;

Для данного случая D=16 мм, l = 12,5 мм, s= 0,8 мм/об, v= 6 м/мин.

n=1000V/πd=1000*6/(3,14*16)=119,7 мин^-1;

принимаем n= 120 мин^-1

тогда значение скорости:

V = πdn/1000=3,14*16*120/1000= 6 м/мин;

мин;

Вспомогательное время: Тв=0,93 мин

Т_оп3=0,131+0,93=1,061 мин

Для операции 015 оперативное  время будет равно:

Топ=0,986+0,097+1,061=2,144 мин

 

Время на обслуживание рабочего места:

Торм=0,06*Топ=0,06*2,144=0,129 мин

Штучное время:

Тшт=2,144+0,129=2,273 мин 

 

Операция 020 –  Внутришлифовальная

1. Шлифовать отверстия  под наружное кольцо наружного  подшипника и под наружное  кольцо внутреннего подшипника  до выведения следов износа  соответственно до Ø 72,25 мм  и Ø 62,25 .

При шлифовании отверстия  основное время рассчитывается по формуле :

 (6.5)

где h- припуск на обработку, мм;

f- коэффициент, учитывающий  число проходов без поперечной  подачи;

t- поперечная подача (глубина  резания), мм/проход;

При шлифовании отверстия под наружное кольцо наружного подшипника: D₁=72,25 мм, L=25 мм, h=0,125 мм f=1,5 v= 36 м/мин s=10 мм/об t= 0,009 мм/дв.ход

мин

Вспомогательное время: Тв=0,45мин

Оперативное время: Топ₁=То1+Тв=0,657+0,45=1,107 мин.

При шлифовании отверстия  под наружное кольцо внутреннего  подшипника: D₂=62,25 мм, L=15 мм, h=0,125 мм f=1,5 v= 36 м/мин s=10 мм/об t= 0,009 мм/дв.ход

мин

Вспомогательное время: Тв=0,45мин

Оперативное время: Топ₂=То₂+Тв=0,566+0,45=1,016 мин.

Для операции 020 оперативное  время: Топ=1,107+1,016=2,123 мин

Время на обслуживание рабочего места:

Торм=0,06*Топ=0,06*2,123=0,128 мин

Штучное время:

Тшт=2,123+0,128=2,251 мин 

 

Операция 025 - Гальваническая

Основное время:

Т o = (1000 * 60 h γ) / (D_к C η) (6.6)

где    h - толщина слоя покрытия, мм;

γ — плотность осажденного  металла, г/см³ ( для стали γ = 7,8);

D_к — плотность тока на катоде, А/дм²;

С — электрохимический  эквивалент ( при железнении С = 1,042) г/Ач; 

η — коэффициент выхода металла по току ( для железнения η = 85…95 %), % .

Для данного случая: h=0,3 мм, D_к =40 А/дм², γ = 7,8 г/см³, С = 1,095 г/Ач;

Т₀ = (1000*60*0,3*7,8)/(40*1,042*90)=37,43 мин

Для гальванической операции основное время равно штучному, так  как оно перекрывается, таким  образом

Тшт=37,43 мин 

 

Операция 030 - Внутришлифовальная.

1. Шлифовать отверстие  под наружное кольцо наружного  подшипника до Ø  мм. и отверстие под наружное кольцо внутреннего подшипника до Ø  мм.

При шлифовании под наружное кольцо наружного подшипника основное время рассчитывается по формуле (6.5).

Для данного случая: D₁=72 мм, L=25 мм, h=0,125 мм f=1,5, v= 36 м/мин s=10 мм/об t= 0,009 мм/дв.ход.

мин

Вспомогательное время: Тв=0,45мин

Оперативное время:

Топ=То1+Тв=0,655+0,45=1,105 мин;

При шлифовании отверстия  отверстие под наружное кольцо внутреннего  подшипника : D₂=62 мм, L=15 мм, h=0,125 мм f=1,5, v= 36 м/мин s=10 мм/об t= 0,009 мм/дв.ход.

 

мин;

Вспомогательное время: Тв=0,45мин.