Разработка клапана впускного двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24)

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Эффективное использование машин и оборудования обеспечивается высоким уровнем их технического обслуживания и ремонта, наличием необходимого числа запасных частей. Сбалансированное обеспечение запасными частями ремонтных предприятий и сферы эксплуатации машин и оборудования, как показывают технико-экономические расчеты, целесообразно осуществлять с учетом периодического возобновления работоспособности деталей, восстановленных современными способами,

Восстановление деталей машин обеспечивает экономию высококачественного металла, топлива, энергетических и трудовых ресурсов, а также рациональное использование природных ресурсов и охрану окружающей среды. Для восстановления работоспособности изношенных деталей требуется в 5-8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей.

По данным ГОСИИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т.е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми деталями во многих случаях остается низким. В то же время имеются такие примеры, когда ресурс деталей, восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.

Высокое качество восстановления деталей может быть достигнуто совместными усилиями инженерно-технических работников и рабочих ремонтных участков. Важно, чтобы рабочие, занятые ремонтом машин и оборудования, знали не только назначение, конструкцию, износ и неисправности деталей, но и в совершенстве владели современными способами и приемами сварки и наплавки, нанесения гальванических, газотермических и полимерных покрытий, пластического деформирования, механической, термической и упрочняющей обработки.

Авторемонтное производство, получив значительное развитие, еще не в полной мере, реализует свои потенциальные возможности. По своей эффективности, организационному и технологическому уровню оно еще отстает от основного производства автомобилестроения. Качество ремонта остается низким, стоимость высокой, уровень механизации достигает лишь 25…40%, вследствие чего производительность труда в два раза ниже, чем в автомобилестроении. Авторемонтное предприятие (АРП) оснащены в основном универсальным оборудованием большой степени изношенности и малой точностью. Это негативные стороны современного состояния авторемонтного производства и определяют пути его развития.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

двигатель впускной клапан

Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса восстановления клапана впускного двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24) с применением прогрессивных форм и методов организации авторемонтного производства, что обеспечит повышение качества и снижение затрат при КР.

2. ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕРА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПАРТИИ ДЕТАЛЕЙ

В стадии проектирования технологических процессов величину (Х) производственной партии деталей можно определить ориентировочно по следующей формуле:

(1) [Л-1, стр. 9]

где - производственная программа изделий в год. Из задания на курсовое проектирование производственная программа АРП составляет 10000 автомашин в год;

- число деталей в изделии, n=4;

- необходимый запас деталей в днях для обеспечения непрерывности сборки. Принимаем t=10 дней, как для мелких деталей, хранение которых возможно в контейнерах и другой таре.

- число рабочих дней в году.

Определяем величину производственной партии:

Принимаем Х=1600 ед.

3. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

3.1 Характеристика детали и условий ее работы

Клапан впускной двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24) относится к классу деталей «круглые стержни с фасонной поверхностью». Изготавливают его из стали 40Х9С2 ГОСТ 5632-72. Их подвергают закалке и отпуску до твердости поверхности HRC 30…40. Торец стержня клапана имеет твердость HRC 48 не менее. Масса клапана составляет 0,12 кг.

При механической обработке впускного клапана установочными базами в основном служат наружные цилиндрические поверхности. Шероховатость поверхности стержня не более Rа=0,63 мкм.

Впускные клапаны двигателя функционируют в экстремальных условиях. Они подвержены совместному действию переменной механической нагрузки, высокой температуры, износа, коррозии и эрозии. Во время работы двигателя температура нагрева головки клапана может достигать 800?С, стержень нагружен циклическими растягивающими усилиями пружины, поверхность стержня подвергается сильному воздействию факторов трения, торец стержня испытывает интенсивные контактные нагрузки. Рабочая фаска клапанов подвергается износу в результате ударов головки клапана о седло, повторяющихся с большой частотой.

3.2 Выбор способов восстановления детали

В задании на курсовое проектирование указаны следующие дефекты впускного клапана двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24):

1. Износ на торце стержня.

2. Износ стержня клапана по диаметру.

3. Погнутость стержня клапана.

4. Износ рабочей фаски клапана.

Возможные способы устранения:

по дефекту 1:

- обработать шлифованием до устранения дефекта.

по дефекту 2:

- обработать шлифованием до ремонтного размера.

- осталивать.

- хромировать.

по дефекту 3:

- править.

по дефекту 4:

- обработать шлифованием до устранения дефекта.

При анализе способов устранения каждого дефекта выявлены три способа, пригодных для устранения этих дефектов: по дефектам 1 и 4 - обработать шлифованием до устранения дефектов, по дефекту 2 - осталивать, по дефекту 3 - править.

3.3 Схема технологического процесса

Дефект	Способ устранения	№ операции	Наименование и содержание операций	Установочная база.
1	2	3	4	5
I схема
Износ на торце стержня	Шлифовать	№1	Шлифовальная Шлифовать торец стержня клапана впускного «как чисто»	Наружные цилиндрические поверхности
II схема
Износ стержня клапана по диаметру	Осталивать	№1 №2 №3 №4	Шлифовальная Шлифовать стержень клапана впускного «как чисто» Осталивание Подготовить деталь и осталивать стержень клапана впускного. Шлифовальная Шлифовать стержень клапана впускного под увеличенный категорийный ремонтный размер Мойка Промыть деталь в содовом растворе и горячей воде	Наружные цилиндрические и торцовые поверхности. Наружные цилиндрические поверхности Наружные цилиндрические и торцовые поверхности.
III схема
Погнутость стержня клапана	Править	№1	Слесарная Править стержень впускного клапана.	Наружные цилиндрические поверхности
VI схема
Износ рабочей фаски клапана	Шлифовать	№1 №2	Шлифовальная Шлифовать рабочую фаску головки клапана впускного «как чисто» Мойка Промыть деталь в воде	Наружные цилиндрические поверхности

3.4 План технологических операций

№ операции	Наименование и содержание операции	Оборудование	Приспособления	Инструмент
				Рабочий	Измерительный
1	2	3	4	5	6
1	Слесарная Править стержень впускного клапана		Плита поверочная	Медный молоток	Щуп 0,02 мм
2	Шлифовальная Шлифовать рабочую фаску головки клапана впускного «как чисто»	Станок для шлифовки фасок клапана ПТ-823	Приспособление для крепления клапана на станке	шлифовальным кругом ПП 200Ч20Ч32 Э60-80СМ2К	Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1
3	Шлифовальная Шлифовать торец стержня клапана впускного «как чисто»	Заточной станок 3А64	Призмы.	Шлифовальный круг ПП 1000Ч13Ч20 Э46СМ1К	Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1
4	Шлифовальная Шлифовать стержень клапана впускного «как чисто»	Бесцентрово-шлифовальный станок 3180		Шлифовальный круг ПВД 500Ч150Ч305Э60-80СМ1К	Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1
5	Осталивание Подготовить деталь и осталивать стержень клапана впускного.	Ванны для обезжиривания, осталивания.	Подвеска для осталивания	Кисть для изоляции	Штангенциркуль ШЦ-1-125-0,1
6	Мойка Промыть деталь	Ванны с содовым раствором и горячей водой	Подвеска для мойки деталей
7	Шлифовальная Шлифовать стержень клапана впускного под увеличенный категорийный ремонтный размер	Бесцентрово-шлифовальный станок 3180		Шлифовальный круг ПВД 500Ч150Ч305Э60-80СМ1К	Микрометр МК с пределами измерений 0-25 мм (ГОСТ 6507-60)
8	Мойка Промыть деталь	Ванна с водой	Подвеска для мойки деталей

4. РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИЙ ПО ВОССТАНОВЛЕНИЮ ДЕТАЛЕЙ

4.1 Исходные данные

I. Исходные данные (для операции 05):

1.1. Деталь - клапан впускной двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24)

стержень клапана. Д =8,6 мм, l = 95 мм.

1.2. Материал - 40Х9С2 ГОСТ 5632-72.

1.3. Твердость - твердости поверхности стержня HRC 30…40

1.4. Масса детали - 0,12 кг.

1.5. Оборудование - ванны для обезжиривания и осталивания, подвеска для осталивания, кисть для изоляции, ванна для промывки детали в процессе осталивания.

1.6. Электролит - средней концентрации: 400±20 кг/м3 FeCl2•4H2O, 2±0,2 кг/м3 НCl, 10±2 кг/м3 MnCl2•4H2O

1.7. Установка детали - на подвеске для осталивания.

II. Исходные данные (для операции 07):

2.1. Деталь - клапан впускной двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24)

стержень клапана. Д =9,35 мм, l = 95 мм..

2.2. Материал - 40Х9С2 ГОСТ 5632-72.

2.3. Твердость - твердости поверхности стержня HRC 30…40.

2.4. Масса детали - 0,12 кг.

2.5. Оборудование - бесцентрово-шлифовальный станок 3180

2.6. Режущий инструмент - шлифовальный круг ПВД 500Ч150Ч305

Э60-80СМ1К.

2.7. Установка детали - в незакрепленном состоянии.

2.8. Условия обработки - с охлаждением.

4.2 Содержание операций

Операция 05 гальваническая

Осталивать стержень клапана впускного.

№ перехода	Содержание перехода
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	Обезжирить впускной клапан в органических растворителях и монтировать на подвесное приспособление. Изолировать поверхности клапана, не подлежащие осталиванию эмалитом. Промыть деталь горячей (70-80оС) затем холодной водой. Обработать деталь на аноде при плотности тока 65 А/дм2, температуре 20оС в течение 2 мин. Промыть деталь холодной затем теплой (50-60оС) водой. Загрузить деталь в ванну для осталивания и осталивать стержень клапана впускного с Д=8,6 мм до d = 9,219мм на длине l = 95 мм при режиме: температура электролита 80оС, плотность тока 15-25 А/дм2. Промыть деталь в горячей воде (70-80оС). Промыть деталь в 10%-ом растворе кальцинированной соды. Промыть деталь в горячей воде (70-80оС). Демонтировать деталь с подвесного оборудования и снять изоляцию. Измерить стержень клапана микрометром МК с пределами измерений 0-25 мм (ГОСТ 6507-60)

Операция 07 шлифовальная

Шлифовать стержень клапана впускного под увеличенный категорийный ремонтный размер

№ перехода	Содержание перехода
1 2 3 4	Установить впускной клапан на бесцентрово-шлифовальный станок Шлифовать стержень впускного клапана с Д=9,219 мм до d=9,135 мм на длине l=95 мм Измерить стержень клапана микрометром МК с пределами измерений 0-25 мм (ГОСТ 6507-60) Снять деталь

4.3 Определение пропусков на обработку

Определяем припуски на шлифование при осталивании стержня впускного клапана двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24) под увеличенный категорийный ремонтный размер.

Номинальный диаметр увеличенного категорийного ремонтного размера составляет Dном=,

Принимаем к расчету dном = 9,135

(т.е. Dmax=9,15; Dmin = 9,125).

Ремонт осталиванием требуется при диаметре стержня менее Ддоп= 8,8.

Предполагаем, диаметр изношенного стержня клапана dизнос=8,7. Перед осталиванием стержень шлифуют "как чисто" для устранения следов износа и придания правильной геометрической формы.

Припуск на шлифование (на диаметр) 2•б1=0,1 [Л-6, с.85, табл.11 1.23]

С учетом шлифования «как чисто» диаметр стержня клапана составит:

Для восстановления стержня клапана впускного следует нанести слой металла (осталиванием) такой толщины, чтобы после обработки обеспечить размеры и шероховатость по рабочему чертежу, выполнить предварительную и окончательную обработки.

Определяем припуск на шлифование после осталивания.

Предварительное: 2б2=0,050 [Л-6, с.85, табл.11 1.23]

Окончательное: 2б3=0,034 [Л-6, с.85, табл.11 1.23]

Таким образом, максимальный диаметр стержня клапана впускного должен быть:

Следовательно, толщина гальванического покрытия должна быть не менее:

Результаты расчета

1. Шлифование до хромирования "как чисто":

припуск б1=0,050 (на сторону)

2. Толщина осталивания:

припуск Н=0,310 ( - // - )

3. Шлифование после осталивания:

– предварительное: припуск б2=0,025 ( - // - )

– окончательное: припуск б3=0,017 ( - // - )

4.4 Расчет режимов обработки и норм времени

Операция 05 гальваническая

Определим норму времени на осталивание стержня клапана впускного двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24) с диаметра 8,6 мм до диаметра 9,219.

1) Исходные данные:

- Деталь - клапан впускной двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24)

стержень клапана. Д =8,6 мм, l = 95 мм.

1.2. Материал - 40Х9С2 ГОСТ 5632-72.

1.3. Твердость - твердости поверхности стержня HRC 30…40

1.4. Масса детали - 0,12 кг.

1.5. Оборудование - ванны для обезжиривания и осталивания, подвеска для осталивания, кисть для изоляции, ванна для промывки детали в процессе осталивания.

1.6. Электролит - средней концентрации: 400±20 кг/м3 FeCl2•4H2O, 2±0,2 кг/м3 НCl, 10±2 кг/м3 MnCl2•4H2O

1.7. Установка детали - на подвеске для осталивания по 100 шт на подвеске. Масса подвески с деталями 15 кг. В ванну загружают 8 приспособлений с деталями (800 шт).

2) Содержание операции:

- подготовить деталь и монтировать на подвесное оборудование

- Загрузить деталь в ванну для осталивания и осталивать стержень клапана впускного

- Демонтировать деталь с подвесного оборудования и промыть.

3) Основное время нанесения гальванического покрытия осталиванием рассчитывается по формуле:

(2) [Л-3, стр. 242, ф. 69]

Где: h- толщина слоя покрытия, мм. h = 0,310 мм;

Dк - катодная плотность тока, А/дм2.

Для получения слоя при осталивании с твердостью HRC 30…40 плотность тока (при температуре электролита 80оС) должна находиться в интервале 15-25 А/дм2 [Л-2, с.139, рис.18.5]. Принимаю Dк =20 А/дм2.

Таким образом, основное время на нанесение слоя металла при осталивании стержня клапана составит:

4) Норма времени на осталивание одного клапана рассчитывается по формуле:

(3) [Л-3, с.243, ф.72]

где: - вспомогательное время на загрузку деталей в ванну и их выгрузку, мин. = 0,48 мин [Л-3, с.243, т.295];

- оперативное время на все операции, следующие после покрытия деталей (кроме сушки их в сушильном шкафу). = 4,33 мин [Л-3, с.244, т.296];

- число деталей одновременно загруженных в ванну. =800 шт.

- коэффициент использования оборудования. = 0,80 [Л-3, с.244, т.297].

Операция 07 шлифовальная

Определим штучное время на шлифование стержня клапана впускного двигателя ЗМЗ-402.10 (ЗМЗ-24) после осталивания. Диаметр до обработки 9,219 мм, после обработки 9,135 мм, длина шейки 95 мм.

1) Исходные данные:

- деталь - клапан впускной, шлифовка после осталивания: Д=9,219; d=9,135; l=95.

- материал детали - сталь 40Х9С2 ГОСТ 5632-72

- твердость шейки - HRC 30…40

- масса детали - до 0,12 кг

- оборудование - бесцентрово-шлифовальный станок 3180

- режущий инструмент - шлифовальный круг ПВД 500Ч150Ч305

Э60-80СМ1К.

- требуемая чистота поверхности - Rа 0,63

- условия обработки - с охлаждением.

2) Содержание операции:

- Установить деталь на станок

- Шлифовать стержень клапана

- Измерить стержень клапана

- Снять деталь.

3) Основное время при круглом бесцентровом шлифовании методом врезания определяется по формуле:

(4) [Л-1, стр. 44]

где: = 0,01-0,02 мин - время врезания.

z - припуск на диаметр, мм. При черновом шлифовании z = 0,050, при чистовом z=0,034 [см. раздел 4, п.4.3];

- поперечная подача минутная, мм/мин.

(5) [Л-1, стр. 44]

где: - радиальная подача, мм/об. При черновом шлифовании =0,020 мм/об [Л-3, стр.118, т.84], чистовое - =0,005 мм/об [Л-3, стр.119, т.86];

n - частота вращения шлифовального круга, об/мин.

(6) [Л-1, стр. 44]

- окружная скорость круга, м/с. = 25 м/с [Л-13, стр. 334];

D - диаметр круга (принять D = 300 мм)

Тогда частота вращения шлифовального круга составит:

По паспорту станка 3180 n = 29 об/мин. [Л-1, стр. 124, приложение]

Поперечная подача минутная составит:

Черновое шлифование

Чистовое шлифование

Таким образом, основное время составит:

при черновом шлифовании

При чистовом шлифовании

Полное основное время составит:

4) Вспомогательное время.

(7) [Л-1, стр. 47]

= 0,5 мин - время на установку и снятие детали [Л-3, с.122, табл. 90]

=1,00+0,55 = 1,55 мин - время, связанное с проходом [Л-3, с.122, табл. 91]

5) Дополнительное время

(8) [Л-1, стр. 48]

Где К = 9% [Л-3, с.47, табл. 7]

6) Штучное время на шлифование стержня клапана впускного после осталивания составит:

Размещено на Allbest.ru