Разработка операций восстановления деталей

Содержание

 

 

1. Выполнение эскиза детали с указанием мест возможного износа  2

2. Установление типа производства       3

3. Анализ возможных способов восстановления детали

и выбор оптимального способа        5

4. Выбор установочных баз        16

5. Установление маршрута восстановления изношенной

поверхности детали          18

6. Разработка операций восстановления деталей     19

6.1.  Способы восстановления деталей       19

6.2.  Наплавка           19

7. Разработка операций механической обработки деталей

после ее восстановления         25

8. Составление маршрутно-технологической карты    32

9. Расчет экономической эффективности восстановления детали  33

Список использованных источников       35

 

1. Выполнение эскиза детали с указанием мест возможного износа 
(помещается в технологической карте)

 

В процессе работы любой машины происходит износ ее деталей. Это 
естественное изнашивание носит закономерный характер и происходит в результате трения сопрягаемых поверхностей деталей, тепловых и химических воздействий среды, изменения физико-механических свойств материала деталей вследствие старения и усталости.

Износ деталей является главной причиной, по которой машины теряют работоспособность.

К основным свойствам деталей, изменение которых при эксплуатации машин приводит к отказам, относятся: линейные размеры и форма, относительное расположение поверхностей, физико-механические свойства материала поверхностного слоя.

Рис.1 Колесо храповое

 

Исходные данные

Таблица 1

№ варианта	Деталь	Номер рисунка	Материал детали	Масса детали, кг	Годовая программа. шт.	Восстанавливаемый дефект	Размеры, мм
							Номинальный	Предельный	Фактический
10	Колесо храповое	3	Сталь 20	0,76	7500	Износ шпоночного паза по ширине	8	8,2	8,4

 

2. Установление типа производства

 

 

Тип производства является организационно-технологической характеристикой производственного процесса. Он оказывает существенной влияние на разработку технологического процесса, выбор способа восстановления, выбор оборудования и инструмента.

В машиностроении и ремонтном производстве различают три основные типа производства: единичное, серийное и массовое. В свою очередь серийный тип производство подразделяется на мелкосерийное и крупносерийное. Их характеристика приведена в литературе [2,3].

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска 7500 штук  и массы  детали m = 0,76 кг  по таблице 2.

 

 Таблица 2

Ориентировочное определение типа производства по годовому объему выпуска и массе деталей

 

Максимальная масса обрабатываемой заготовки (детали), кг	Тип производства
	единичное	мелкосерийное	среднесерийное	крупносе рийное	массовое
до 200	до 100	1000 ...  5000	5000 ...  10000	10000 ...  100000	Св. 100000
201-2000	до 20	20 ... 500	500...  1000	1000 ...  5000	5000...  1000000
2001-30000	до 5	5 ... 100	100 ... 300	300...  1000	1000 ...  5000
Св. 30000	До 3	3 ... 10	10 ... 50	-	-

 

Принимаем среднесерийное производство.

Окончательно тип производства устанавливается по коэффициенту серийности Ксер после определения штучного времени: 

       

где Fd - действительный годовой фонд работы оборудования при одной смене, ч;

m - число рабочих смен в сутки;

N- годовая программа, шт;

tШТ - штучное время изготовления, мин.

 

3. Анализ возможных способов восстановления детали и

 выбор оптимального  способа

 

 

Целью восстановления деталей является возвращение им свойств, 
утраченных в процессе работы: характера посадки, размеров, формы, свойств 
поверхностного слоя.

Для этого существуют различные технологические способы восстановления [2, 3, 4].

При выборе способа восстановления необходимо учитывать: материал детали, ее термическую обработку, поверхностную твердость, условия работы детали (характер нагрузки, посадку, величину удельного давления), вид изнашивания, величину износа, допустимые величины деформации и производительность процесса восстановления, его экономичность.

Студент, пользуясь литературными источниками, должен провести анализ возможных способов восстановления и определить, какие из них (выбрать два способа) могут быть использованы для восстановления детали по дефекту, указанному в таблице 1. При этом должны учитываться конструкция детали, ее материал, характер и величина дефекта.

 

Основные способы восстановления  выбираем из табл. 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Относительная долговечность деталей при восстановлении различными способами.

 

№  спо  соба	Способы восстановления	Коэффициент относительной долговечности  восстановленной детали КZN
		По  износостой  кости Кz1	По  прочности Кz2	По усталостной  прочности Кz3	По сцеплению с  основным  металлом  Кz4
1. Ручная сварка и наплавка
1	Электродуговая	0,70	0,95	0,60	1,00
2	Газовая	0,70	0,90	0,70	1,00
3	Аргонодуговая	0,70	0,95	0,70	1,00
11. Механизированная сварка  и наплавка
4	В среде углекислого газа	0,72	0,95	0,90	1,00
5	Под слоем флюса	0,91	0,95	0,87	1,00
6	Вибродуговая	1,00	0,90	0,52	0,98
7	В среде пара	0,90	0,95	0,75	1,00
111. Другие способы
8	Хромирование	1,67	0,95	0.97	0,82
9	Осталивание	0,91	0,95	0,82	0,65
10	Никелирование	0,87	0,95	0,74	0,70
11	Металлизация напылением	0,55	0,85	0,60	0,10
12	Пластическая деформация	1,00	0,90	1,00	1,00
13	Постановка дополнительной детали	0,90	0,75	0.90	1,00
14	Механическая обработка	0,95	0,80	0,90	1,00

 

Выбираем способы  №1 - ручная сварка и наплавка электродуговая и №2 - ручная сварка и наплавка газовая.

Для двух выбранных способов восстановления детали следует по технико-экономическому критерию С выбрать оптимальный вариант. Критерий С, предложенный профессором А.В. Каракулевым, представляет 
относительную стоимость:

где z= 1,2,.. .14 - номера присвоенные способам восстановления (см. табл. 2);

Свz - стоимость восстановления z-м способом, руб;

az - коэффициент, учитывающий возможные потери от неожиданного

отказа детали, восстановленной z-м способом;

Pz - показатель относительной долговечности детали, восстановленной z-м способом.

Таким образом, для правильного выбора способа восстановления 
необходимо определить стоимость Свz, показатель относительной 
долговечности Pz и значение коэффициента az.

 

Стоимость восстановления детали определяется по формуле

С вz=С1+С2+Сз+С4. 

где С1 - заработная плата на выполнение всех технологических операций 
восстановления детали, руб.;

С2 - стоимость материалов, руб.;

С3 - стоимость электроэнергии, руб.;

С4 - накладные расходы (затраты на содержание оборудования, оснастку, 
общецеховые расходы и т.д.), руб.

Заработная плата в руб. на выполнение технологических операций 
восстановления вычисляется по формуле

  

где n - число операций;

tk - трудоемкость выполнения к-й операции, чел-ч (см. табл.3);

Rk - тарифная ставка производственника, выполняющего к-ю операцию, руб./ч (см. табл.4).

Стоимость материалов

 

где gk - приведенное количество материалов, идущих на операцию под 
номером к, кг (см. табл.3);

ак - средняя стоимость 1 кг материалов, идущих на операцию, руб. (см. 
табл.3).

Стоимость электроэнергии

где Эк - энергоемкость операции к-го вида, кВт-ч (см. табл. 3) 
аэ - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии, руб;

накладные расходы определяют в зависимости от суммы заработной 
платы за выполнение операций восстановления С1:

       

где β - коэффициент, принимаемый для ремонтных предприятий равным 
2,0...2,5.

Показатель относительной долговечности восстановленной детали Pz 
определяют, исходя из следующих основных положений. В общем случае отказ наугад выбранной сложной детали, восстановленной произвольно взятым способом (например, из числа способов, указанных в табл. 2), может явиться следствием износа трения или перегрузки, или усталости материала, или отслоения от детали нанесенного на нее металла.

 

Нельзя наперед точно предсказать, по какой причине наступит отказ детали.

Поэтому для наугад выбранного отказа рассматриваемо детали будет 
справедливо соотношение:

где - статистическая вероятность того, что отказ восстановленной 
детали явится следствием соответственно: f1 - износа при трении; f2 - недостаточной статической прочности материала; f3 - недостаточной

усталостной прочности материала; f4 - отслоения материала покрытия от 
материала детали.

Для того чтобы получить значение относительной долговечности 
восстановленной детали РZ: необходимо кроме fzn знать еще значение 
коэффициента относительной долговечности Кzn (см. табл.2). Этот показатель 
характеризует сопротивляемость детали, восстановленной z-м способом, тому или иному причинному фактору появления отказа (по отношению к новой детали).

Поскольку наперед нельзя точно предсказать, следствием какого 
причинного фактора будет отказ восстановленной детали, то для оценки 
долговечности удобнее всего использовать математическое ожидание, 
определяемое по формуле:

 

где fzn - статистическая вероятность того, что отказ обусловлен n-й 
причиной (табл.5);

Кzn - коэффициент относительной долговечности восстановленной 
z-м способом в отношении « n-го причинного отказа (см. табл. 2).

 

Решение №1.

Вероятность появления отказа детали по износу, прочности, 
усталостной прочности и отслаиванию покрытия соответственно равна: 
f1 = 0,17; f2 = 0,53; f3 = 0,20; f4 = 0,1. При восстановлении ее методом механизированной сварки и наплавки под слоем флюса коэффициент долговечности по отношению к названным причинным факторам составит: Kzl = 0,7; Kz2= 0,95; Kz3=0,6; Kz4=1,0.

Вероятность появления отказа детали по износу, прочности, 
усталостной прочности и отслаиванию покрытия соответственно равна: 
f1 = 0,17; f2 = 0,53; f3 = 0,20; f4 = 0,1. При восстановлении ее методом механизированной сварки и наплавки в углекислом газе коэффициент долговечности по отношению к названным причинным факторам составит: Kzl = 0,7; Kz2= 0,9; Kz3=0,7; Kz4=1,0.

Пользуясь формулой, находим

Pz=0,17×0,7+0,53×0,95+0,2×0,6+0,1×1,0= 0,84–  наплавка электродуговая.

Следовательно, относительная долговечность восстановленной детали 
методом наплавки электродуговой оказалась в среднем на 0,84 раза больше долговечности новой детали.

Pz=0,17×0,7+0,53×0,9+0,2×0,7+0,1×1,0=0, 83–  наплавка газовая.