Ремонт и восстановление блока цилиндров с нижним расположением распределительного вала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1. Опис деталі

Деталь – блок циліндрів двигуна внутрішнього згоряння. Блок виготовляється із алюмінієвого литтєвого сплаву АЛ-5 за допомогою виливання у металеву форму (кокіль), тому заготовка має розміри найближчі до розмірів деталі, що полегшує подальшу обробку.

Деталь має вагу 29,5 кг і складну форму, тим самим потребує обробку з усіх сторін і обробку внутрішніх отворів. Має габаритні розміри 490х282х244

Кожна сторона має кріпильні отвори або поверхні для з’єднання блоку з іншими деталями двигуна в один механізм.

Діаметри усіх кріпильних отворів: 

М8х1,25-6Н – 14 отворів;

М12х1,25-6Н – 14 отворів

Так як блок циліндрів є найосновнішою і найвідповідальнішою деталлю в двигуні, то має жорсткі вимоги до виготовлення. Сторони А і Б (див.мал2.1) є установочними поверхнями тому при їх обробці є необхідність у дотриманні всіх вимог обробки, однією з якої є шорсткість – Ra=1.25, окрім цього, поверхня Б є базовою, відносно якої ведеться подальша обробка інших отворів і поверхонь, і має підвищенні вимоги до точності та якості обробки.

На багатьох із сторін  є виступи, кишені, пази і інші конструктивні елементи, тобто сторони блоку – це поверхні, що мають декілька рівнів по глибині, кожний рівень має складний контур. На кожній стороні розташовано певне число основних і кріпильних отворів : гладких і різьбових, різних розмірів, глибини і точності.

Діаметри основних отворів:

Ø14+0,05 – 8 отворів;

Ø18±0,1 – 1отвір;

Ø70+0,1 – 4 отвори;

Окрім кріпильних отворів блок має і отвори, що належать до газорозподільчого механізму – отвори для розміщення в корпусі штанг Ø14+0,05 – 8 отворів і отвори для розташування розподільчого валу. Отвори для розміщення розподільчого валу складні у доступі для універсального інструменту, тому є необхідність у застосуванні спеціального.

Отвори під встановлення вкладишів розподільчого  валу мають діаметри:

Ø49,60 ; Ø50,60  ;  Ø51,60 ; Ø52,60 ;   Ø53,35 ;

 

Для обробки кріпильних отворів зі сторони, які переважають у кількості, раціонально використовувати станок із програмним управлінням; як і для обробки отворів зі сторони А. Верстати з ЧПК (2Р135Ф2-2, 2204ВМФ4) дають змогу зробити обробку цих отворів з малими затратами зусиль людини і часу.

 

2.2. Вибір, обґрунтування виду та способу одержання заготованки.

2.2.1. Вибір способу отримання  заготованки.

Виготовлення заготованок є одним з основних етапів машинобудівного виробництва, що визначає витрати матеріалів і енергії, трудомісткість виготовлення та якість виробів. Виробництво деталей машин завжди починається з формування заготованок у заготівельних цехах і дільницях. 

В машинобудуванні широке поширення отримали такі види заготованок:

• прокат (прутковий, профільний, періодичний, листовий, товстостінні безшовні труби);
• поковки (отримані методом вільного кування, штампуванням, ротаційним обтисненням і т. п.);
• відливки зі сталі, чавуну та кольорових металів (отримані литтям у земляні або металеві форми, за виплавлюваними моделями; під тиском і т. п.);
• зварені (литозварені, штампозварені).

Вибір способу одержання заготованки – складна задача, так як різні способи дозволяють забезпечити технічні та економічні вимоги, які пред’являються. Від вдосконалення способів одержання заготованок залежать витрати матеріалу, якість виробу, трудоємність їх виготовлення та собівартість.

На вибір виду і способу отримання заготованки впливають:

• розміри, маса, конфігурація деталі;
• матеріал та вимоги які ставляться;
• тип виробництва;
• потрібна точність виготовлення заготовки і якість її поверхні.

Для проектуємої деталі, враховуючи вище перелічені фактори, вибираємо вид заготоанкивки – лиття .

 

Порівняльна характеристика основних способів лиття наведена в табл.2.1

 

                                                                                                              Таблиця 2.1.

  Умовна оцінка показників  ТП та якості виливки для  основних способів лиття

Показник	Спосіб виготовлення
	Під тиском	За витопними моделями	В оболонкові форми	У кокіль	У піщано-глиняні форми
Точність форми та розмірів	1	2	3	4	5
Складність конфігурації	3	1	4	5	2
Тонкостінність	1	2	3	5	4
Універсальність за матеріалом виливки	4	2	3	5	1
Час на освоєння випуску	5	3	4	2	1
Вартість спорядження	5	2	3	4	1
Вихід якісної продукції	1	2	4	5	3
Економічність у серійному виробництві	1	5	4	2	3
Продуктивність праці	1	5	3	2	4

(Найвища оцінка-5, найнижча-1)

Отже, з таблиці можна зробити висновок, що найліпшим способом отримання заготованки для блоку циліндрів буде – лиття у кокіль.

Основні переваги цього способу виготовлення виливків: можливість багаторазового використання ливарної форми; висока точність форми та її розмірів, якісна поверхня заготовки, дрібнозерниста структура матеріалу, порівняно висока продуктивність і вартість заготованок; відсутність в  модельному, опорному спорядженні та формувальних сумішах; добрі умови праці; економічність у серійному виробництві; не вимагає високої кваліфікації робітників; потрібні порівняно менші виробничі площі; відсутні операції очищення виливків від суміші, ливникової системи; придатність до механізації та автоматизації.

До недоліків цього способу виготовлення виливків належать: висока вартість спорядження; можливість утворення тріщин у виливках; неможливість виготовлення тонкостінних виливків.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2. Конструювання заготовки.

 

Блок циліндрів двигуна  виготовлений з матеріалу АЛ5 ГОСТ 1583-89 засобом лиття в кокіль. Такий засіб є ефективним у серійному типі виробництва і дозволяє отримувати заготованки вагою до 500кг з заданою точністю і найменшою товщиною стінки 3 мм.

Виходячи з рекомендацій ГОСТ 26645-85 для дібраного засобу лиття, габаритних розмірів виливка до 630мм з кольорових металів з температурою плавлення вище, ніж 700ºС клас точності розмірів і мас відливка лінійний розмір 224мм має 12-14 квалітет точності і 2 ряд припусків.

Допуск на розмір виливка 1.6мм

Основний припуск 2.0мм.

Ступінь жолоблення 6

Значення обрано виходячи з дібраного засобу лиття, його геометричної форми, невеликої різностінності, високих ливарних властивостей матеріалу згідно з рекомендаціями ГОСТ  26645-85                                                                                                                      

Вихідний розмір виливка на висоту (243,6+2×2,0)+1.6  =247,6+1.6 мм.

Приймаємо 248-1.6 мм.

Розмір на ширину (282+2×2,0)+1.6  =286+1.6 мм.

Аналогічним чином знаходимо інші необхідні розміри:

Наступний розмір має робоче значення Ø48.10мм, що відповідає найменшому значенню отвору при експлуатації корпуса. Для більш надійного розрахунку прийму його 48мм.

Допуск на розмір виливка 1.0мм.

Основний припуск 1.6 мм.

Вихідний розмір виливка (48,1-2×1.6)-1.0  =44.9-1.0 мм. Приймаю Ø 44+1.0 мм.

Для отвору розміром Ø 53,35: розмір виливка Ø 49+1.0;

Для отвору Ø52,6: розмір виливка Ø 48+1.0 мм.;

Для отвору Ø51,6: розмір виливка Ø47+1.0 мм.;

Для отвору  Ø50,6: розмір виливка Ø46+1.0 мм.

    

Визначаємо коефіцієнт використання матеріалу:

Коефіцієнт використання матеріалу – це відношення ваги готової деталі до ваги заготовки, отриманої запропонованим методом. Характеризує економічне використання матеріалу, зменшення відходів механічної обробки, є одним з показників доцільного вибору методу отримання заготовки.

, де

mд – вага деталі, кг

mз – вага заготовки, кг

 

Ескіз одержаної заготовки зображений на мал.2.1.

Одним із показників технологічності деталі є коефіцієнт використання матеріалу. Деталь технологічна в тому випадку, коли її коефіцієнт близький до 1, а в нашому випадку 0,89, тому деталь є технологічною.

З розрахунків ми бачимо, що заготовка отримана литтям у кокіль буде близька до форми і розмірів готової деталі, що приведе до великої економії матеріалу і збільшенню коефіцієнту використання матеріалу (Кв.м.). Таким чином більш економічним і раціональним способом отримання заготовки блоку циліндрів для серійного виробництва є лиття в кокіль, так як вона має високий Кв.м.. Якість поверхонь, точність розмірів і продуктивність теж буде вище.

 

 

 

 

 

2.3 Розрахунок вартості основних матеріалів.

Витрати на основні матеріали визначаються виходячи з величини заданого річного випуску продукції, прогресивних норм витрати матеріалів на одиницю продукції, норм відходів і планових цін на матеріали та відходи.

 

Витрати на основні матеріали по одному виробу:

М=Ктз*m* Цм-*q*Цотх ,

де  Ктз- коєффіцієнт, що враховує транспортно-заготовчі витрати,

       Ктз=1,06

        m – маса заготованки, кг.;

        Цм – ціна матеріалу заготовки, грн/кг.;

        q – маса відходів при виготовленні деталі із заготовки, кг.;

       Цотх – ціна реалізовуваних відходів, грн/кг.

Розрахунок витрат на основні матеріали оформляємо у вигляді таблиці 2.3.

                                                                                                             Таблиця 2.3.

Розрахунок витрат на основні матеріали

Найменування деталі за програмою	Річна програма, шт.	Марка матеріалу по ГОСТ 4784-74	Норма витрати на одиницю, кг.	Витрата на програму,т.	Ціна 1 т.,грн.	Сума, грн.	Маса відходів на одну деталь, кг.	Маса відходів на програму, кг.	Ціна реалізації 1 т. відходів, грн.	Сума від реалізації   (в розрахунку на річну програму ),грн.	Ітого затрат на матеріали за вирахуванням реалізовуваних відходів,     грн.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Блок циліндрів	1800	Сплав АЛ5	31,5	56,7	20500	645750	2,5	4500	3000	13500	632250

 

Витрати на основні матеріали по одному виробу:

М=1,06*31,5*20,5-2,5*3=645,7 грн.

 

2.4. Розробка технологічного процесу виготовлення корпусу блоку.

Технологічний процес повинен розроблятися у повній відповідності та РД 5.9708-90 із діючими стандартами ЄСТД. З багатьох можливих варіантів технологічних процесів, які забезпечують задану точність, необхідно вибрати найбільш оптимальний план (маршрут) обробки та намітити зміст технологічних операцій, виходячи з технологічних та економічних принципів розробки. За основу приймається розроблений на кафедрі ТСМ технологічний процес.

У залежності від річної програми випуску виробів та прийнятого типу виробництва технологічний процес слід будувати так:

• в першу чергу обробляються базові поверхні;
• після цього обробляються поверхні з найбільшим припуском;
• далі виконується обробка поверхонь, зняття металу з яких в найменшому ступені впливає на жорсткість заготовки;
• на початку технологічного процесу слід виконувати такі операції, на яких можна чекати виникнення браку через приховані дефекти металу (тріщини, раковини);
• поверхні, обробка яких пов’язана з точністю і допусками відносно їх розташування, виконують з однієї установки;
• суміщення чорнової і чистової обробки в одній операції та на одному і тому ж обладнанні небажано ( при великосерійному виробництві).

На забезпечення високої ефективності і точності механічної обробки суттєво впливає правильність вибору технологічних баз. При виборі технологічних баз слід дотримуватись таких правил:

 

• в якості чорнових баз використовувати поверхні, які не обробляються або мають мінімальний припуск;

 

 

• чорнова база використовується тільки один раз;
• в якості установчої бази приймається такі поверхні, які дозволяють вести обробку більшої кількості поверхонь з однієї установки і забезпечать простоту конструкції установчих елементів пристрою;
•   при виборі баз необхідно слідувати принципу постійності і суміщення баз.

Враховуючи вище перелічені принципи, маршрутний технологічний процес механічної обробки блоку пропонується виконувати в наступній послідовності :

Таблиця 2.5.

Проєктуемий технологічний процес.

№	Найменування операції	Зміст операції
005	Заготовча	–
005К	Контрольна	Вхідний контроль
010	Фрезерна	Фрезерування плоскої сторони
015	Фрезерна	Фрезерування плоскої сторони
020	Розточна	Розточування отворів під розподільчий вал начорно і начисто
025	Слюсарна	Встановлення вкладишів
026	Контрольна	Поточний контроль
030	Розточна	Калібрування вкладишів
035	Розточна	Розточення отворів під гільзи циліндру
040	Контрольна	Поточний контроль
045	Свердлильна зЧПК	Сверління і нарізання різьби
050	Свердлильна з ЧПК	Сверління і нарізання різьби в установочних отворах
052	Слюсарна	Встановлення допоміжного пристосування
055	Свердлильна	Сверління отворів
060	Розточна	Розточування пов. колінчатий вал
065	Слюсарна	Зняття допоміжного пристосування
070	Контрольна	Загальний контроль