Комплексный дипломный проект: Проект участка по производству технологических приспособлений для электромеханического восстановления и укрепления поверхностного слоя деталей машин. Цилиндрические поверхности

Число оборотов привода:

главное движение - 1460 мин^-1;

подач - 1430 мин^-1;

Габариты станка:

длина - 2560 мм;

ширина - 2260 мм;

высота - 2250 мм;

Масса станка – 4500 кг.

На пятой и шестой операциях у нас обрабатывается по четыре заготовки одновременно (за один проход). Обработку ведем на предварительно настроенном вертикально-фрезерном станке 6Р13.

Технические характеристики вертикально-фрезерного станка 6Р13:

Размеры рабочей поверхности – 1600x400 мм

Наибольшие перемещения станка:

продольное - 1000 мм;

поперечное - 300 мм;

вертикальное - 400 мм;

Наибольшая масса обрабатываемой заготовки – 300 кг

Мощность привода главного движения – 10 кВт

Мощность привода подач – 3 кВт

Число оборотов привода:

главное движение - 1460 мин^-1;

подач - 1430 мин^-1;

Габариты станка:

длина - 2560 мм;

ширина - 2260 мм;

высота - 2250 мм;

Масса станка – 4200 кг.

На седьмой и восьмой операциях сверлятся 4 отверстия 10 и 6.8 мм. Обработку ведем на заранее настроенном вертикально-сверлильном станке модели 2М55. Технические характеристики вертикально-сверлильного станка модели 2М55:

Наибольший условный диаметр сверления = 50мм.

Вылет шпинделя от образующей колоны:

наибольший – 1600 мм;

наименьший – 375 мм;

Расстояние от торца шпинделя до плиты:

наибольшее – 1600 мм;

наименьшее – 450 мм;

Количество ступеней скоростей шпинделя - 21

Приделы скорости шпинделя – от 20 до 2000 об/мин

Количество ступеней механических подач шпинделя –12

Пределы подач шпинделя – от 0.056 до 2.5 мм/об

Мощность на шпинделе – 4.0 кВт

Габариты станка:

длина - 2665 мм;

ширина - 1020 мм;

высота - 3430 мм;

Масса станка – 4700 кг.

На девятой операции обработка ведется без участия рабочего, кроме установки и снятия детали, это значительно сокращает вспомогательное время. Используем вертикально-сверлильный станок с ЧПУ.

Технические характеристики вертикально – сверлильного станка с ЧПУ модели 2Р135Ф2:

Наибольший условный диаметр сверления = 35мм.

Наибольший диаметр нарезания резьбы = 24мм.

Число шпинделей револьверной головки - 6

Вылет шпинделя от направляющей колоны – 450мм

Расстояние от торца шпинделя до рабочей поверхности стола: наибольшее – 600 мм;

наименьшее – 40 мм;

Количество подач суппорта – 18

Приделы подач суппорта: 10500 мм/мин

Количество скоростей шпинделя - 12

Приделы частот шпинделя – 45  2000 об/мин

Размеры рабочей поверхности стола:

длина - 710 мм;

ширина - 400 мм;

Габариты станка:

длина - 1860 мм;

ширина - 2170 мм;

высота - 2700 мм;

Масса станка – 4700 кг.

1.6. Проектирование технологических операций.

1.6.1 Расчет режимов резания.

Расчет режимов резания можно проводить двумя методами аналитическим и табличным.

1.6.2. Аналитическим методом рассчитаем режимы резания на операцию 020, а именно – фрезерование паза шириной 50 мм и глубиной 2 мм. Для расчета используем [17].

В качестве инструмента выбираем концевую фрезу из быстрорежущей стали Р6М5, с числом зубьев Z=8, диаметром D=50мм. Одновременно обрабатываются четыре заготовки . Глубина резания t=2 мм.

Определим подачу на зуб S_z. Так как концевая фреза – инструмент не жесткий, то выбираем S_z = 0.1 ммзуб.

Скорость резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, определяется по формуле

V_n = C_  D^q/ (T^m  t^x  S^yB^uZ^p)  K_ ммин, (1.7.1)

где Т – среднее значение стойкости, T= 180 мин;

t – глубина резания;

S_z – подача на зуб, ммзуб;

D – диаметр фрезы, мм

B – ширина фрезеруемой поверхности B=50 мм

z – количество зубьев, шт.

Значение коэффициентов C и показателей степеней выбираем из [17. табл.17]

C = 46.7, x = 0.5, y = 0.5, m = 0.33, q=0.45, p=0.1;

К_ - общий поправочный коэффициент на изменение условий обработки.

K_ = K_m  K_п  K_u (1.7.2)

где K_m - коэффициент учитывающий влияние материала заготовки;

K_п - коэффициент учитывающий состояние поверхности;

K_u - коэффициент учитывающий материал инструмента;

Определим коэффициент K_mv по формуле

K_m= K_r  (750/_в)^nv (1.7.3)

где K_r = 1 – коэффициент зависящий от группы стали;

_в = 610 Н/мм² – предел прочности для стали 45.

Приняв K_п = 0.8, K_u = 0.4, nv = -0.9, подставляя известные величины в формулу (1.7.3) , получим:

K_m = 1.0  (750/610)^-0.9 = 0.83

Подставляя известные величины в формулу (1.7.2), получим:

K_v = 0.83  0.8  0.4 = 0.27

Выбрав значения показателей степеней из таблиц и подставляя их величины в формулу (1.7.1), получим:

V_n = 46.750^0.45м(180^0.332^0.50.1^0.550^0.18^0.1)0.27 =

= 17.06 ммин.

Частоту вращения шпинделя определяем по формуле

n = 1000v_u/(D) мин^-1, (1.7.4)

где D – диаметр фрезы.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.4), получим:

n = 100017.6/(50) = 108.6 мин^-1

Уточнив по паспорту станка, принимаем частоту вращения шпинделя  n_у = 160мин^-1.

Для данной частоты вращения шпинделя уточняем скорость резания по формуле:

V = Dn_у/1000 м/мин, (1.7.5)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.5), получим:

V = 50160/1000 = 25,12 м/мин.

Минутная подача определяется по формуле

S_М = S_zn_уZ мммин, (1.7.6)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.6), получим:

S_М = 0.18160 = 128 ммин.

Определим силы резания. Силы резания будут действовать вдоль трех осей координат x, y, z и называются соответственно P_x, P_y, P_z.

Так как основной составляющей сил резания при фрезеровании является сила P_z, то расчет ведем по ней

P_z = 10C_p  t^x  S_z^y  B^u Z/(D^qn^w) Н, (1.7.7)

где C_p = 82 – коэффициент;

x, y, q, w, u - показатели степени, выбираем

x = 0.75; y = 0.6; q = 0.86; w = 0; u = 1.

t - глубина резания, мм

S_zy - уточненная подача на зуб, ммзуб

B - ширина фрезеруемой поверхности, мм

Z - число зубьев фрезы, шт

D - диаметр фрезыёмм.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.7), получим:

P_z = 10822^0.750.1^0.650¹8/(60^0.86160⁰) = 4075 H

Мощность потребная на резание определяется как

N_рез = P_zv_у/(102060), Вт (1.7.8)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.8), получим:

N_рез = 407525.12(102060) = 1.67 кВт

Определим основное технологическое время по формуле

T_o = (L_р.х./S_му )i мин, (1.7.9)

где L_р.х. – длина рабочего хода, определяется как

L_р.х. = l+y+ мм, (1.7.10)

где l = 80 мм – длина резания;

y = 0 мм – величина врезания;

 = 3 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулы (1.7.10), и (1.7.9) получим:

L_р.х. = 80+0+3=83 мм

T_o = 83 / 128 = 0.64 мин

1.6.3. Остальные режимы резания рассчитаем табличным методом [13]. В качестве примера определим режимы резания при сверлении отверстия диаметром 6.8 мм:

Глубина резания определяется как

t = d/2 мм, (1.7.11)

где d – диаметр просверливаемого отверстия, мм.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.11), получим:

t = 6.8/2 = 3.2 мм.

Длина рабочего хода определяется по формуле

L_р.х. = l_рез+y+l_доп мм, (1.7.12)

где l_рез = 18 мм – длина резания;

y = 4 мм – величина врезания;

l_доп = 0 мм –длина перебега.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.12), получим:

L_р.х. = 18 + 4 = 22 мм

Назначим подачу на оборот шпинделя: S_o=0.16 мм/об

Определим стойкость инструмента по формуле

T_p = T_м мин, (1.7.13)

где T_м = 80 мин – стойкость машинной работы инструмента

 - коэффициент времени рабочего хода, определяется по формуле

 = L_рез / L_рх (1.7.14)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.14), и формулу (4.13) получим:

 = 17/22 = 0.77

Т_p = 0.77  80 = 61.6 мин

Рассчитаем скорость резания V, м/мин и число оборотов шпинделя n, мин^-1.

V = V_табл.  K₁  K₂  K₃ м/мин, (1.7.15)

где V_табл. = 23м/мин – табличное значение скорости.

K₁ = 1 – коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала;

K₂ = 1 – коэффициент, зависящий от стойкости инструмента;

K₃ = 1 – коэффициент, зависящий от отношения L_рез/d.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.15), получим:

V = 23111 = 23 м/мин.

Значения частоты оборотов шпинделя определяем по формуле (1.7.5)

n = 10023/(6.8) = 1077 мин^-1.

По паспорту станка принимаем n= 1250 мин^-1.

Уточним скорость резания по формуле (1.7.6)

V = 231250/1000 = 25 м/мин

Определим основное машинное время по формуле (1.7.8)

T_o = 22/(12500.16) = 0.11 мин.

Режимы резания на остальные операции рассчитаем аналогично и результаты занесем в таблицу (табл. 1.4).

Таблица 1.4

Сводная таблица режимов резания.

1.6.4. Техническое нормирование.

Под техническим нормированием понимается установление норм времени на выполнение отдельной работы или нормы выработки в единицу времени. Под нормой времени понимается время, устанавливаемое на выполнение данной операции. Для расчета норм времени используем [12].

Для среднесерийного производства это штучно-калькуляционное врем (Т_ш.к.), и определяется как

Т_ш.к. = Т_о + Т_в + Т_обсл. + Т_от.л.н. + Т_п.з./n мин, (1.7.16)

где Т_о – основное (технологическое) время, мин;

Т_в- вспомогательное время, мин

Т_обсл. – время на обслуживание, мин

Т_от.л.н. – время а отдых и личные нужды, мин

Т_п.з – подготовительно-заключительное время, мин

n – число деталей в партии, шт.

Основное и вспомогательное время составляют Т_оп – оперативное время, от которого в процентном соотношении считается Т_обсл. и Т_от.л.н . Для примера приведем расчет штучно-калькуляционного времени на 015 операцию.

Вспомогательное время включает в себя время на установку, закрепление и снятие детали, приемы связанные с управлением оборудованием (t_y), контрольные измерения (t_изм), время на замену инструмента, (t_перех.) – связанное с переходом. Так как измерение будет проводиться штангенциркулем, то t_изм. = 0.23 мин. Инструмент крепится в обычном патроне, поэтому время на его замену равно t_перех. = 0.18 мин.

Время на установку, закрепление и снятие детали определяется по формуле

t_у.з.с. = t_у.з.с.п. / n мин, (1.7.17)

где t_у.з.с.п. = 2.40 мин – время на установку и закрепление детали в тисках

n = 4 шт. – количество деталей, одновременно обрабатываемых в приспособлении.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.17), получим:

t_у.з.с. = 2.40 / 4 = 0.6 мин

Определим вспомогательное время по формуле

Т_в = t_у.з.с. + t_изм. + t_перех. мин, (1.7.18)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.18), получим:

Т_в = 0.60 + 0.18 + 0.23 = 1.01 мин

Оперативное время определятся по формуле

Т_оп = Т_о + Т_в мин, (1.7.19)

Подставляя известные величины в формулу (1.7.19), получим:

Т_оп = 2.39 + 1.01 = 3.4 мин

Время на обслуживание и время на отдых составляют по 4% от оперативного времени

Т_обсл. = Т_от.л.н. = 0.04  3.4 = 0.136 мин

Подготовительно-заключительное время – это время, затраченное на подготовку исполнителя и средств технического оснащения к выполнению технологической операции. Для данного оборудования подготовительно-заключительное время на обработку детали равно 11 мин.

Приняв число деталей в передаточной партии равное n = 54 шт, определим штучно-калькуляционное время по формуле:

T_шк = Т_оп  (1+(а_обсл+а_ф)100), мин (1.7.20)

где а_обсл – норма времени на обслуживание, мин

а_ф и норма времени на отдых, мин.

Подставляя известные величины в формулу (1.7.20), получим:

Т_шк = 3.4  (1+8100) = 3.67 мин.

Приняв число деталей в передаточной партии равное n=54 шт, определим штучно калькуляционное время по формуле (1.7.16)

Т_шк = 2.39 + 1.01 + 0.136 + 0.136 + 1154 = 3.87 мин.

Нормы времени на остальные операции рассчитываем аналогично и результаты занесем в таблицу (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Таблица норм времени.

2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Основы электромеханической обработки.

2.1.1. Сущность и особенности электромеханиче- ского способа упрочнения.

Электромеханическое упрочнение (ЭМУ) основано на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой обрабатываемой детали. Сущность этого способа заключается в том, что в процессе обработки через место контакта инструмента с поверхностью обрабатываемой детали проходит ток большой силы и низкого напряжения вследствие чего выступающие гребешки поверхностного слоя обрабатываемой поверхности подвергаются сильному нагреву, под давлением инструмента деформируются и сглаживаются, а поверхностный слой упрочняется. В условиях серийного производства и ремонта деталей основной задачей совершенствования должно явиться повышение производительности процесса и обеспечение высокого качества.

Это должно осуществляться путем применения многонструментальных приспособлений, которые во многих случаях позволяют исключить электроконтактное устройство, что особенно важно при упрочнении деталей большой длины, так как при этом обеспечивается стабильность теплообразования по всей длине детали, и, кроме того, экономиться электроэнергия.

Особенность электромеханической обработки связана с явлением горячего наклепа. Эта особенность будет проявляться тем интенсивнее, чем выше температура нагрева и давления обработки. Отсюда следует, что при высоких температурах и значительных давлениях электромеханической обработки можно ожидать в светлой зоне поверхностного слоя появление растягивающих остаточных напряжений.

Сложность структуры и объемных изменений в поверхностном слое электромеханической обработки зависит от взаимодействия тепловых и силовых факторов.

Принципиальная схема электромеханической обработки на токарном станке, которая приведена в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.1 .С.13.03 ) . От сети напряжением 220  380 В ток проходит через понижающий трансформатор, а затем через место контакта поверхности обрабатываемой детали с инструментом. Сила тока и вторичное напряжение регулируются в зависимости от площади контакта поверхности обрабатываемой детали и инструмента, исходной шероховатости поверхности и качеству поверхностного слоя.

Профиль, получаемый после рабочего хода сглаживающего инструмента, имеет увеличенную контактную поверхность, повышенную твердость, уменьшенную шероховатость и упругие свойства контактной поверхности.

Сглаживающий инструмент представляет собой пружинную державку, на которой закреплена пластина из твердого сплава или роликовая головка. Силу сглаживания регулируют путем натяга поперечного суппорта станка или специального индикатора, встроенного в инструмент, можно определить сжатие пружины, а следовательно, и силу действующую на обрабатываемую деталь.

С точки зрения металловедения, процессы электромеханической обработки можно отнести к особому виду поверхностей получаемых термомеханической обработкой (ТМО). Принципиальное отличие от ТМО состоит в том, что этот процесс, как правило, относится к упрочняюще-отделочной обработке.

К особенностям теплообразования и термических процессов следует отнести наличие двух основных источников теплоты, создаваемых электрическим током и трением локальный нагрев, сопровождающийся действием значительных давлений термический цикл (нагрев, выдержка и охлаждение) весьма кратковременный и измеряется долями секунды высокая скорость охлаждения определяется интенсивным отводом теплоты вовнутрь детали.

Эти отличия обусловливают получение особой, мелкодисперсной и твердой структуры поверхностного слоя, обладающими высоким физико-химическими и эксплуатационными свойствами.

2.1.3. Сущность способа восстановления деталей без добавочного металла и образование профиля поверхностного слоя.

Электромеханическое восстановление деталей является развитием ЭМС. Установка для восстановления деталей имеет ту же схему, что и установка для сглаживания. Схема восстановления размера сопрягаемой шейки вала показана на чертеже.

Технологический процесс восстановления посадочных поверхностей нормально изношенных деталей состоит из двух операций высадки металла и сглаживании посадочной поверхности до определенного размера. Принципиальное отличие этих операций состоит в различии контактных напряжений.

В первом случае обработка проводится роликом из твердого сплава, ширина контактной поверхности которого меньше подачи примерно в 3 раз, а во втором случае обработка проводится твердосплавной пластиной, ширина которой значительно превышает подачу. При высадке на контактной поверхности образуется винтовой выступ, а при сглаживании этот выступ уменьшается до необходимого размера первоначальный диаметр контактной поверхности увеличивается.

2.2. Технология электромеханического способа восстановления деталей без добавочного металла.

2.2.1. Восстановление упругих свойств пружин.

Вследствие частых деформаций и происходящих релаксационных процессов пружины (например, клапанов ДВС) теряют упругие свойства, что снижает эксплуатационные показатели машин. Восстановление упругих свойств пружин холодной прокаткой роликом малоэффективно, а восстановление раздачей витков т термической обработкой является трудоемкой операцией.

Применение технологии восстановления пружин электромеханической обработкой основано на совмещении операции растяжения, поверхностного горячего деформирования и закалки витков.

Схема восстановления упругих свойств пружин состоит в следующем в патрон токарного станка устанавливают вал с роликом. На вал надевают восстанавливаемую пружину. Второй конец вала прижимается центром задней бабки. В процессе обработки витки пружины раздвигаются двумя шторками приспособления, монтируемого на суппорте станка. Это приспособление вместе с раздвижными шторками может перемещаться с суппортом.

Как обычно при электромеханической обработке, профильный обжимающий ролик при помощи ранее описанной пружинной державки, устанавливаемой на суппорте станка, прижимается к виткам пружины с определенной силой. при вращении вала витки пружины подвергаются двухстороннему обжатию роликами, через которые пропускается электрический ток. Таким образом пружина одновременно подвергается растяжению между шторками, обжатию и нагреву между роликами.

Для повышения эффекта закалки охлаждающая жидкость подводится в зону нагрева. Применительно у восстановлению пружин ДВС установлен рациональный режим плотность тока 433 Амм² давление роликов р = 62.5, МПа, увеличение шага обжатия пружины S = 6.4%. Этот режим проверен при восстановлении клапанных пружин двигателей.

Микроструктура поверхностного слоя восстановленных пружин глубиной 0.2 мм представляет собой мелкодисперсный бесструктурный мартенсит с повышенной плотностью дислокаций. Микроструктура сердцевины пружины – сорбит отпуска.

Рентгеноструктурным анализом установлено, что на поверхности восстановленных пружин создаются остаточные сжимающие напряжения, достигающие 270 МПа, что превышает остаточные напряжения новых пружин (+190 МПа). Все это способствует повышению выносливости восстановленных пружин.

Экспериментальные испытания при базовом числе циклов нагружения 10.8106 показали, что пружины, восстановленные электромеханической обработкой, имеют на 6  12 % большую упругость по сравнению с новыми и восстановленными накаткой роликом с последующей термической обработкой.

В результате длительных эксплуатационных испытаний выявилась высокая надежность пружин, восстановленных электромеханической обработкой. При средней наработке на отказ двигателя 3345 ч упругость восстановленных пружин находится на уровне новых, что делает их пригодными к дальнейшей эксплуатации.

Таким образом, приведенный технологический процесс восстановления пружин, позволяет не только восстанавливать утраченные их свойства, но и значительно увеличивать их ресурс. Принцип электромеханической обработки может быть также использован для восстановления упругих свойств плоских пружин, как, например, рессоры. Однако в этом направлении должны быть проведены специальные исследования.

2.2.2. Восстановление неподвижных посадок наружных колец подшипников качения.

Для ремонтных предприятий исключительно важное значение имеет восстановление неподвижных посадок наружных колец подшипников качения в гнездах корпусных деталей. В настоящее время восстановление этих посадок производят путем уменьшения диаметра гнезда весьма трудоемкими операциями установки колец, а в ремонтных мас- терских сельского хозяйства часто применяют лужение наружных колец подшипников.

Такая операция, хотя и не отличается трудоемкостью, но и не обеспечивает необходимой прочности сопряжения. Достаточно прочное сопряжение можно получить путем электромеханической высадки наружной обоймы подшипника.

В основном это выполняется примерно так же, как при восстановлении размеров шеек осей. Обработка производится в центрах токарного станка, где шариковый или роликовый подшипник зажимается в специальной оправке, оснащенной несколькими сменными втулками и боковыми кольцами в зависимости от номенклатуры восстанавливаемых подшипников. Режимы обработки выбирают применительно к восстановлению закаленных деталей.

Увеличивать силу высадки выше 800  900 Н следует только при одновременном увеличении тока. При высадке и сглаживании подшипниковой стали рекомендуется в зону контакта инструмента и детали подавать машинное масло.

Изменение твердости в зависимости от глубины профиля показана на рис.138 [2] Глубина термического влияния не превышает 0.15 … 0.2 мм, что составляет 3 … 8 % от толщины наружного кольца подшипника. Используя этот способ, следует особое внимание обратить на овальность разработанного гнезда подшипника. В случае, когда овальность вместе с зазором не превышает 0.18 мм, можно применять высадку по наружному кольцу со сглаживанием. Если овальность вместе с зазором превышает 0.18 мм, то применяют высадку с заполнением канавок оловом или другими материалами.

Так, применение наполнителей при восстановлении сопряжений типа чугунный корпус – подшипник качения во всех случаях обеспечивает более высокую их износостойкость. Очевидно, что здесь наблюдаются закономерности, присущие обработке закаленных деталей. Такой способ нашел широкое применение при ремонте тракторов и автомобилей  одно небольшое автомобильное предприятие за год восстановило этим способом 200 корпусов коробок передач автомобиля ГАЗ-51 и 30 корпусов заднего моста, что дало значительную экономию денежных средств и ресурсов.

При ремонте тяжелого оборудования часто встречаются подшипники большого диаметра, увеличение диаметров подшипников требует очень малой частоты вращения шпинделя станка. Например, для увеличения диаметра 210 мм роликового подшипника на 0.09 мм, установленного в узле маховика кривошипного пресса, требовалась частота вращения шпинделя не выше 3 мин^-1, что не обеспечивал имеющийся в наличии станок. Поэтому оказалось более выгодным заменить специально для этого случая привод на токарном станке, чем везти маховик массой 2,5 т из прессового цеха в ремонтный и обратно, для восстановления подшипникового узла.

2.3. Упрочнение деталей машин.

2.3.1. Упрочнение торцевых поверхностей.

В настоящее время основным материалом для изготовления поршневых колец двигателей внутреннего сгорания является чугун. Упрочнение поршневых колец известными способами термической обработки вследствие их деформирования практически невозможно.

Одним из методов повышения износостойкости поршневых колец является покрытие их хромом. Однако, как показывает практика, срок службы хромированных поршневых колец в средних и тяжелых условиях их эксплуатации редко превышает в 1.5  2 раза срок службы обычных колец. Кроме того, хромирование является трудоемкой и дорогостоящей операцией.

Исследования упрочняемости компрессионных поршневых колец электромеханической обработкой для повышения их износостойкости, а также износостойкости сопряженных с ними цилиндров и поршневых канавок производились на кольцах двигателей УД-1 и УД-2.

Упрочнению подвергались только торцевые поверхности колец. Упрочнение производилось на токарном станке 1А616, в кинематику которого введен понижающий редуктор с передаточным отношением 132.

Упрочнение торцевых поверхностей кольца производится обкатыванием под давлением твердосплавным роликом (6) с шириной рабочей дорожки, соответствующей ширине кольца. (1) – Источник тока. Кольцо (4) устанавливают в диск (3), которое зажимается в пружинной державке (5), закрепляемой в резцедержателе станка. Для изоляции державки от станка применяются текстолитовые прокладки. Заметим, что аналогичным способом могут обрабатываться торцевые поверхности многих других деталей, таких, как например, диски тормозных устройств и пр.

Учитывая, что допуски на износ по высоте компрессионных поршневых колец, выше упомянутых двигателей, по техническим условиям находятся в пределах 0.15 … 0.18 мм, был установлен следующий режим обработки, обеспечивающий получение заданного упрочненного поверхностного слоя I = 600 … 650 A; n = 5 мин^-1; P = 350…400 H.

Упрочнение осуществляется за один оборот шпинделя станка. После упрочнения одной торцевой стороны кольцо переворачивают и упрочняют другую сторону. В процессе упрочнения место контакта детали и инструмента охлаждается струей машинного масла.

Так как упрочнение колец производилось после окончательного шлифования их по торцевым поверхностям (до вырезания зазора в замке и окончательной обработки по внутреннему и наружному диаметрам), ролик в процессе упрочнения обкатывался по средней части торцевой поверхности с таким расчетом, чтобы не упрочненная часть при механической обработке была срезана. Если производить упрочнение после окончательной обработки кольца по наружному и внутреннему диаметру, то ширина упрочняющего ролика должна перекрывать ширину кольца. В этом случае потребуется доводка наружного диаметра кольца для снятия небольших заусенец.

Микроструктурный анализ упрочненного поверхностного слоя чугуна показал, что в нем, кроме мелко-игольчатой структуры мартенсита, находятся графитные включения. Объясняется это тем, что фазовые превращения при электромеханической обработке протекают в течении очень малого промежутка времени и поэтому графит не успевает раствориться. Твердость металлической основы чугуна на расстоянии до 0.16 мм от поверхности находится в пределах 7500 … 7720 МПа с последующим понижением ее до исходной твердости, равной 2380 МПа.

Таким образом, упрочнение повышает твердость чугуна более чем в 3 раза по сравнению с его исходным состоянием. Упругость упрочненных колец значительно возрастает. Шероховатость поверхности после упрочнения почти не изменилась и находится в пределах R_a = 3.2 … 1.6 мкм.

2.4. Электроконтактное устройство.

Для передачи тока от трансформатора через патрон к детали было разработано электроконтактное устройство.

Так как устройство должно быть изолировано от станины станка нижняя часть стойки сделана из гетенакса. Данное устройство разработано для токарно-винторезного станка модели 1К62.

Ток к патрону подводится через медно-графитовую щетку, которую рекомендуется перед работой хорошо приработать к проточенному кольцу не патроне.

Щетка имеет посадку с зазором в отверстии стойки эластичный прижим ее к патрону осуществляется пружиной.

2.5. Державка для обработки внутренних поверхностей.

При электромеханической обработке внутренних поверхностей может быть использована разработанная державка приведеная в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.1.С.01.05.СБ).

Принцип работы следующий рычаг свободно поворачивается вокруг неподвижной оси, установленной на планке, с помощью которой державка крепится к держателю. Планка приварена к корпусу, в котором установлена цилиндрическая пружина. Рычаг связан подвижной осью с сухарем. Необходимое натяжение пружины создается гайкой. Сила прижима инструмента к детали фиксируется. Токопроводящий кабель крепится к рычагу болтом. Инструмент крепится к сменной головке, которая в свою очередь, крепится к рычагу винтами М6.

2.6. Держатель.

Так как рабочая часть державки смещена на 40 мм от оси шпинделя, то был разработан держатель, который является переходной частью между резцедержателем станка и державкой для обработки внутренних поверхностей. Держатель изготавливается из стали 45 ГОСТ 1050-88. Для зажима планки державки предусмотрены три отверстия с резьбой М12.

2.7. Переходная втулка.

Переходная втулка служит для изоляции задней бабки токарно-винторезного станка модели 1К62. Конструкция и размеры соответствуют втулке 6100-0146 ГОСТ 13598-85. Материал втулки гетинакс ГОСТ 2718-54.

2.8. Патрон.

Конструкция патрона для электромеханической обработки на токарном станке модели 1К62 разработана на основе стандартного поводкового патрона. Основное отличие – это то, что планшайба, которая крепится к шпинделю станка резьбой М60x2, изолирована от прохождения электрического тока двумя деталями – это диск и кольцо.

Для плотного прилегания щетки к патрону предусмотрено кольцо, которое при установке на патрон и установке патрона на станок протачивается по месту. Толщина кольца имеет запас на последующие переточки из-за износа или переустановки.

2.9. Посадочное приспособление.

Разработанное посадочное приспособление предназначено для установки в нем трех корпусов державок для обработки внутренних поверхностей при сверлении и нарезании резьбы на станке модели 2Р135Ф2.

Данное установочное приспособление является модернизированной конструкцией приспособления, показанного в графической части дипломного проекта (см. 090202.ДП.ТМС.1.1.1.C. ) . Посадочное приспособление крепится к корпусу четырьмя винтами М8 и состоит из уголка, планки, установочных пальцев, установочных пластин , крепящихся винтами М6. Пластина крепится к уголку двумя винтами М8.

3. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Краткая характеристика наиболее распространенных способов восстановления деталей машин металлопокрытиями.

3.1.1. Цель проведения исследования.

Сравнение способов восстановления поверхностей деталей машин.

3.1.2. Содержание и анализ исследования.

Восстановление деталей металлопокрытиями осуществляется в ремонтной практике главным образом наплавкой металлов, металлизацией, напылением и гальваническим наращиванием металлов. Из них наиболее распространенными являются дуговая наплавка, наплавка под флюсом, виброконтактная наплавка, металлизация, хромирование и железение.

Основные характеристики данных способов сведены в таблицы (табл. 3.1 и табл. 3.2).

Таблица 3.1

Характеристика способов восстановления деталей.

I - дуговая

II - газовая

III - аргон-дуговая

IV - в среде СО₂

V - под флюсом

VI - вибродуговая

VII - в среде пара

Таблица 3.2

Характеристика способов восстановления деталей.

I - хромирование

II - осталлирование

III - клеевые композиции

IV - электромеханическое восстановление

V - пластическое деформирование

VI - обработка под ремонтный размер

VII - установка дополнительной детали

Сравнительная оценка способов восстановления деталей приведена в таблицах. (табл. 3.1. и табл.3.2.). Приведенные способы восстановления деталей машин металлопокрытиями наряду с относительными их достоинствами обладают и существенными недостатками. Многие из них характеризуются значительной трудоемкостью, включая механическую обработку до и после нанесения покрытия, деформированием деталей, низкой прочностью сцепления покрытия с основным металлом и др. Если учесть, что нормальные износы большинства деталей машин не превышают 0.3 мм, то не всегда целесообразно применять сложные и трудоемкие способы восстановления столь незначительного объема изношенного металла.

Электромеханическая обработка обладает целым рядом преимуществ. Так, например, себестоимость и трудоемкость электромеханического восстановления

в 2  5 раз ниже по сравнению с механизированными наплавками и гальваническими способами (см. табл. 2.1 и 2.2). Поскольку электромеханическое сглаживание относится к упрочняюще-отделочной обработке, то наряду с глубиной упрочнения существенное значение имеют точность и параметры шероховатости обработанной поверхности, значение подачи, давления, силы и рода тока.

Во всех случаях обработка должна осуществляться при достаточной жесткости технологической системы и в отсутствии существенной вибрации. При этом шероховатость рабочей поверхности инструмента должна быть ниже требуемой шероховатости обработки упрочняемой поверхности.

Сглаживанием достигается низкая шероховатость поверхности, размер и величина выступов могут регулироваться числом повторных рабочих ходов и давлением инструмента. Измерение микротвердости в сечениях высаженного и сглаженного профиля показывает увеличение твердости отдельных участков в 2 … 3 раза по сравнению с твердостью сердцевины.

Сглаживание обеспечивает увеличение контактной поверхности сопрягаемой детали и снижение ее шероховатости увеличение твердости и упругих свойств контактной поверхности необходимый натяг сопряжения. Заточку твердосплавных пластин проводят на приспособлении к заточному станку, кругами из белого электокорунда 40-25 СТ1-СТ2, доводят алмазным кругом.

Принципиальное отличие электромеханического способа восстановления деталей от других способов состоит в том, что в процессе восстановления достигается значительное повышение физико-механичесикх свойств активного поверхностного слоя детали без дополнительных операций термической обработки.

При этом сам процесс восстановления основан на перераспределении материала восстанавливаемой детали, что обеспечивает значительное повышение коэффициента использования материала.

4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

4.1. Состав продукции цеха, регламент его работы и

характеристика.

Приспособление для восстановления внутренних поверхностей деталей выпускает специальный цех, специализированный на производстве приспособлений и инструментов для восстановления поверхностей деталей электромеханической обработкой. Цех работает в две рабочих смены, рабочих часов в неделю - 40; количество часов работы в смену - 8.

4.2. Определение потребного количества оборудования и производственной площади участка.

4.2.1. Расчет трудоемкости изготовления заданной детали по операциям технологического процесса определяется по формуле

T_gi = N_запt_шт.к.i60 , (4.2.1)

где T_gi – трудоемкость i-ой операции технологического процесса обработки заданной детали, ч

N_зап – годовая программа запуска детали, шт

t_шт.к. – норма штучно-калькуляционного времени i-ой операции технологического процесса, мин.

Подставляем значения для операции 015 в формулу (4.2.1)

T_g015 = 20122,3460 = 78.4

Подставляем значения для последующих операций в формулу (1), и результаты заносим в таблицу (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Расчет годовой трудоемкости количества основного

технологического оборудования.

№	наименование	модель	трудоемкость			годов.	расчетн.
опер	операции	станка	tшт.к мин	N, шт	Ктруд	трудоемкость	число оборуд.
1	2	3	4	5	6	7	8
015	фрезерная	6Р13РФ3	2,34			78,4	0,71
020	фрезерная	6Р13РФ3	2,34			66,4	0,6
025	фрезерная	6Р13	2,34			129,7	1,18
030	фрезерная	6Р13	2,34	2012	36,54	66,4	0,60
035	сверлильная	2М55	2,34			35,5	0,32
040	сверлильная	2М55	2,34			47,6	0,43
045	сверлильная	2Р135Ф2	2,34			88,5	0,8

4.2.2. Расчет потребности основного технологического оборудования определяется по формуле

С_и.рас. = Т_и.уч.  Ф_до (4.2.2)

где С_и.рас. – расчетное число станков по каждой операции техпроцесса на участке

Т_и.уч. – трудоемкость по каждой операции техпроцесса на участке

Ф_до – действительный годовой фонд времени = 4015 ч.

4.2.3. Трудоемкость по каждой операции техпроцесса определяется по формуле

Т_и.уч. = Т_и.дет.  Т_труд ч, (4.3.2)

где Т_труд = 36.4 – коэффициент соотношения трудоемкостей.

Преобразовав формулы (4.2.2) и (4.2.3), получим

С_и.рас. = Т_идет.  Т_труд.  Ф_д.о. (4.2.4)

Подставляя известные величины в формулу (000), получим:

С₀₁₅ = 78,4  36,54  4015 = 0,71

Расчет числа оборудования для других операций производим аналогично и результаты заносим в таблицу (табл. 4.1).

4.3. Расчет плановой себестоимости продукции участка.

4.3.1. Расчет стоимости основных материалов.

Расходы на основные материалы за вычетом отходов определяются по формуле

М


29-04-2015, 04:04