Технологический процесс восстановительного ремонта шатуна двигателя ЗМЗ-53

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

           КП 190604.23.00.00 ПЗ

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Постоянная необеспеченность ремонтного производства запасными  частями является серьёзным фактором снижения технической готовности автомобильного парка. Расширение же производства новых  запасных частей связано с увеличением материальных и трудовых затрат. Вместе с тем около 75% деталей, выбраковываемых при первом капитальном ремонте автомобилей, являются ремонтопригодными, либо могут быть использованы вообще без восстановления.                  

Поэтому целесообразной альтернативой  является вторичное использование  изношенных деталей, восстанавливаемых  в процессе ремонта автомобилей  и его агрегатов. Из ремонтной  практики известно, что большинство  выбракованных по износу деталей  теряют не более 1-2% исходной массы. При  этом прочность деталей практически сохраняется. Например, 95% деталей двс выбрасывают при износах, не превышающих 0,3 мм, и большинство из них могут быть вторично использованы после восстановления. С позиции материалоёмкости воспроизводства машин экономическая целесообразность ремонта обусловлена возможностью повторного использования большинства деталей как годных, так и предельно изношенных. Это позволяет осуществлять ремонт в более короткие сроки с меньшими затратами металла и других материалов по сравнению с затратами при изготовлении новых машин. Восстановление деталей стало одним из важнейших показателей хозяйственной деятельности крупных ремонтных, специализированных предприятий. Создана фактически новая отрасль производства - восстановление изношенных деталей. Вторичное потребление деталей значительно больше, чем потребление новых запасных частей. Так, например, восстановленными блоками двигателей пользуются в 2,5 раза больше, чем новыми, коленчатыми валами в 1,9 раза, картерами коробок передач в 2,1 раза. Себестоимость восстановления для большинства восстанавливаемых деталей не превышает 75% стоимости новых, а расход материалов в 15 - 20 раз ниже, чем на их изготовление. Целенаправленная работа заводов - изготовителей по повышению ресурса рам и кабин, доведению его до срока службы автомобиля способствует резкому сокращению сферы при

 

менения капитального ремонта (КР) полнокомплектных автомобилей. В последнее время он неуклонно снижается, а для грузовых автомобилей предусмотрен КР только агрегатов. Эта тенденция вызывает изменение функций авторемонтных заводов, которые становятся предприятиями по КР агрегатов. Организационно-техническая перестройка АТП в последние годы ускорилась в связи с изменением социально-экономических условий хозяйствования в нашей стране. Дальнейшее эффективное развитие АТП базируется на идеях и принципах, которые создаются в процессе изготовления новой техники заводами-изготовителями, выполняющими услуги по централизованному ТО и ремонту этой техники.

 

Целью курсового проектирования является разработка технологического процесса восстановления шатуна двигателя  ЗМЗ-53. 

1.ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

1. Характеристика детали

 

Шатун двигателя ЗМЗ-53 66-1004045-02 расположен в блоке цилиндров соединяет поршень с шатунной шейкой коленчатого вала и предназначен для передачи усилия от поршня (при рабочем ходе) на коленчатый вал и от коленчатого вала на поршень. Конструктивно шатун состоит из стального стержня, верхней неразъемной и нижней разъемной головок. Верхняя головка шатуна надета на поршневой палец и тем самым соединена с поршнем. Обе половинки нижней головки шатуна надеты на шатунную шейку коленчатого вала и соединены между собой стяжными болтами, гайки которых после затяжки шплинтуют. Чтобы уменьшить трение между деталями и, следовательно, их износ, в верхнюю головку шатуна вставляют бронзовую втулку, а в нижнюю — тонкостенные вкладыши, являющиеся подшипниками скольжения. Внутреннюю поверхность вкладышей заливают баббитом (сплавом олова и свинца).

Материал шатуна – сталь 45Г2, твёрдость материала шатуна НВ 228¸269, ширина 100мм, высота 40мм, длина 255мм, вес 0,929кг.

В процессе работы двигателя  шатуны испытывают значительные знакопеременные нагрузки. При движении поршня во время рабочего хода и такта сжатия шатун сжимается силами давления газов, воспринимаемыми поршнем. Силы инерции поршня стараются оторвать поршень от шатуна, а значит – растянуть шатун. При нормальных условиях работы износа шатуна не происходит. При отсутствии смазки или её низком качестве может произойти схватывание, а в следствии этого – проворачивание верхней втулки или вкладышей, что приводит к задирам нижней и верхней головки шатуна. Износ верхней головки шатуна может происходить из-за частой замены верхней втулки. Шероховатость поверхности отверстий головок шатунов Ra=0,63¸0,40 мкм.

 

1.2. Технические требования на дефектацию детали

 

Технические условия на контроль-сортировку приводятся в карте технических требований на дефектацию детали. В карте дефектации указаны дефекты, размеры (номинальный, допустимый без ремонта и допустимый для ремонта), а также необходимые технические воздействия. Схема шатуна с указанием мест и значение размеров контроля и дефектовки представлена на эскизе. При контроле детали, поступившей в капитальный ремонт проверяются следующие параметры указанные в таблице 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование детали (сборочной  единицы). Шатун  66-1004045-02
1 3 2			Материал: Сталь 45Г2
			Твердость: НВ 228¸269
Позиция на эскизе	Возможный дефект	Способ установления дефекта и средства контроля	Размер, мм		Заключение
			По рабочему чертежу	Допустимый без ремонта
1	Износ торцев нижней головки	Штангенциркуль Калибр скоба	26,60	25,90	Подлежит восстановлению хромированием
2	Износ отверстия под втулку верхней  головки	Калибр пробка Штангенциркуль Нутромер	24,3+0,045	25,007	Подлежит восстановлению под ремонтный  размер 26,27+0,023
3	Задиры на поверхности отверстия нижней головки шатуна	Визуальный осомтр	63,6+0,012		Подлежит восстановлению железнением, хонингованием и шлифовкой

Таблица 1 – Карта  дефектации детали

 

• уменьшение расстояния между осями верхней и нижней головки, контролируется шаблоном 155,95 мм, бракуется при размере менее 155,95 мм;
• износ отверстия верхней головки шатуна под втулку. При размере более 25,007 мм производят растачивание до ремонтного размера 26,27^+0,023 мм;
• дефектация или износ отверстия нижней головки шатуна. При размере более 63,512 мм ремонтируется.
• износ торцов нижней головки. Бракуется при размерах менее 25,90 мм.

 

1.3. Дефекты деталей и причины их возникновения

 

Износ отверстия в верхней головки шатуна устраняется расточкой до ремонтного размера втулки (26,27^+0,023 мм) с использованием токарного станка типа 1М61.

Износ отверстия нижней головки  шатуна устраняется железнением с последующим шлифованием и хонингованием до номинального размера.

Положительными особенностями  этого способа является:

а). Высокая скорость осаждения  металла на поверхность;

б). Возможность ремонта  деталей с износом более 0,15 мм.

Процесс несения покрытия включает в себя три группы операций: подготовка деталей, нанесение покрытия, обработка покрытия детали.

Подготовка включает механическую обработку: чистовое растачивание с  целью исправления геометрических параметров изношенной поверхности. Далее идёт предварительное обезжиривание с промывкой в проточной воде и анодное травление. Анодное травление способствует повышению прочности сцепления покрытий с восстанавливаемой поверхностью.

Нанесение покрытия осуществляется безванным способом в холодном электролите на асимметричном токе. Обработка детали после железнения включает: промывку деталей в проточной воде, сушку и механическую обработку (шлифование и хонингование до требуемого размера).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. План рациональной последовательности и содержание технологических операций

 

При составлении технологического маршрута необходимо учитывать следующие требования:

• одноимённые операции по всем дефектам маршрута должны быть объединены;
• каждая последующая операция должна обеспечить сохранность качества работы поверхностей детали, достигнутую при предыдущих операциях;
• в начале должны идти подготовительные операции, затем восстановительные, кузнечные, слесарно-механические, шлифовальные и доводочные.

План рациональной последовательности приведен в маршрутной карте

Маршрутная карта представлена в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – маршрутная карта

Маршрутная карта					Группа
Наименование			код		материал
Шатун			66-1004045-02		Сталь 45Г2
N	Наименование операции	Оборудование		Приспособление		Примечание
1	2	3		4		5
1	Мойка	Машина моечная ОМ-5360		Моющий раствор Лабомид 201		Все поверхности
2	Контрольные операции	Контрольно-измерительные  приборы		Штангенциркуль, калибр пробка, калибр скоба, нутромер индикаторный.
3	Расточная операция	Станок 1М61		расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=600 с пластинами из твёрдого сплава Т15К16		Расточка отверстия в  верхней головке шатуна под втулку ремонтного размера
4	Расточная операция	Станок 1М61		расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=600 с пластинами из твёрдого сплава Т15К16		Чистовая расточка отверстия в нижней головке шатуна для исправления геометрии
5	Гальваническая операция	Абразивная обработка				Нанесения покрытия на поверхность  отверстия в нижней головке шатуна
6	Шлифовальная операция	Токарный станок 3А228		шлифовальный круг типа переключения передач диаметром 50 мм, высотой 30мм и зернистостью 40¸10, материал круга 4А20СМ28К5/ПСС4015		Шлифовка восстановленного размера до номинального с учетом припуска на хонингование
7	Хонинговальная операция	Хонинговальный станок 3Б833		Бруски АС4125/100-М1-100%		Хонингование до номинального размера
8	Контрольная операция	Контрольно-измерительные  приборы

 

 

1.5. Выбор технологических баз

 

Базовые поверхности следует  выбирать с таким расчётом, чтобы  при установке и замене деталь не смещалась с приданного местоположения и не деформировалась под воздействием сил резания и усилий закрепления. При выборе баз необходимо учитывать:

• по возможности выбирать те базы, которые использовались при изготовлении детали;
• базы должны иметь минимальный износ;
• базы должны быть жёстко связаны точными размерами с основными поверхностями детали, влияющими на работу в сборочной единице.

При расточке, шлифовке и  хонинговании в качестве зажимного  устройства используются призмы, т.е. шатун  устанавливается в призмы с опорой на плоскость торцом кривошипной головки.

 

Рисунок 1 – схема базировния.

 

При обработке, для того, чтобы лишить шатун подвижности  используют призмы и опору на плоскость  базовой поверхностью. При использовании  этой схемы обеспечивается достаточная  неподвижность детали и отсутствие деформации при закреплении.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6. Выбор оборудования, режущего и измерительного инструмента

 

При выборе оборудования для  каждой технологической операции необходимо учитывать назначение обработки, габаритные размеры деталей, размер партии обрабатываемых деталей, расположение обрабатываемых поверхностей, требования к точности и качеству обрабатываемых поверхностей.

Для обработки деталей, восстанавливаемых  гальванопокрытиями, чаще всего применяют  абразивную обработку.

Для предварительного чистового  растачивания используем токарный станок 1М61 с применением приспособления для центровки нижней головки  шатуна. Для расточки используется расточной резец 2140-0001 ГОСТ 18882-73 с углом в плане g=60° с пластинами из твёрдого сплава Т15К16. Размеры контролируются индикаторным нутромером с ценой деления 10 мкм и пределами измерений 50¸75 мм.

После восстановления железнением деталь подвергается абразивной обработке до номинального размера. Для шлифования используется токарный станок 3А228 с использованием шлифовального круга вместо резца и приспособления для центровки нижней головки шатуна.

При внутреннем шлифовании используют шлифовальный круг типа переключения передач диаметром 50 мм, высотой 30мм и зернистостью 40¸10, материал круга 4А20СМ28К5/ПСС4015. при контроле отверстия используется нутромер индикаторный, цена деления 10 мкм, пределы измерений 50¸100 мкм.