Технологический процесс восстановления изделия, детали и агрегата

Раздел 3. Технологический процесс восстановления изделия, детали и агрегата

3.1 Назначение и конструктивно-технологическая характеристика детали

Головка блока цилиндров по назначению и конструктивному исполнению относится к классу «корпусных». Она является несущим остовом газораспределительного механизма и служит для закрепления в нём всех деталей данного механизма, так как является базовой деталью, также является крышкой закрывающей цилиндры.

Основными конструктивными элементами являются: стенки камеры сгорания, рабочие фаски сёдел клапанов, отверстия под направляющие втулки клапанов, гнёзда под седло впускных и выпускных клапанов, отверстия в направляющих втулках, привалочная поверхность, отверстия с резьбой, в ней размещены свечи зажигания, форсунки, клапана, коромысла, а так же имеются водяные рубашки и каналы.

В таблице 7 приведены конструктивно-технологические характеристики головки блока цилиндров, с указанием материала её изготовления, наименование восстанавливаемых конструктивных элементов с указанием их размеров, параметров шероховатости, точности размеров, формы и расположение согласно техническим условиям на изготовление и ремонт. В эскиз головки блока цилиндров представлена на карте эскизов КЭ (приложение с указанием конструктивных элементов и обрабатываемых поверхностей).

Вид и характер дефектов:

1. Трещина в стенке головки блока цилиндров, длинной до 50 мм ремонтировать путем заварки аргонно-дуговой сварки.

2. Износ отверстия в направляющей втулке клапана- ремонтировать постановкой ДРД до 9^+0,022.



Таблица№7 . Конструктивно-технологическая характеристика головки блока цилиндров.

Параметры	Значение параметров
1. Класс детали	«корпусные»
2. Материал детали	Алюминиевый сплав АЛ-4 HB-70
3. ремонтируемые поверхности	1.Стенка головки блока. 2. Износ отверстия в направляющей втулке клапана.
4. Шероховатость обрабатываемой пов-ти	9а кл.; Ra =0.32…0.25
5.Требования к точности размеров	TD = +0,022мм
Формы расположение	Овальность, конусообразность в пределах допуска на размер 0,022 Не параллельность обрабатываемой по-ти не более 0,010; неперпендикулярность не более 0,150 мм пересечения поверхности с плоскостью проходящую через оси клапанов

Основные требования КР.

Трещины в стенке головки блока: проверяются внешним осмотром, при наличии трещин на поверхностях сопряженных с блоком цилиндров, на стенках рубашки охлаждения, проходящих через перемычку клапанов - длинной более 50 мм или наличии двух трещин более 50 мм, при трещинах выходящих в водяную полость и камеру сгорания, а также местах недоступных для ремонта - браковать.

Износ отверстия в направляющей втулке клапанов:

Износ отверстия проверить нутромером ГОСТ- 94244-75 (6…10), размер отверстия - 9^+0,022 - номинальный, при d отверстия больше -9,01 - заменить втулку.

3.2 Дефекты. Способы устранения дефектов

Выбор способов устранения дефектов осуществляется по критериям применимости.

Карта дефектации.



Таблица№8

Параметры критериев применимости	Способы ремонта
	неприменимые	применимые
Материал детали	Аллюм.сплав АЛ-4	НЕТ	Все известные
Вид и размеры ремонтных поверхностей.	1.Трещина в стенке головки блока 45мм.	Д, Х, Ж, Н, СМ НУГ, РГС, РДС, НФС, ПН,ДРД Служебные хар-ки (СХ) не обеспечивают данный параметр критерия применимости (КП).	АДС, РГС,РДС,НФC,
	2.износ отверстия в направляющей втулке клапанов.	Д, Х, Н, СМ, РГС, РДС, НФС, ПН. Ж, НУГ -не технологичность применения. Служебные хар-ки (СХ) не обеспечивают данный параметр критерия применимости (КП).	ДРД, РР.
Вид и характер дефектов.	Трещина	Соответствует решению по предыдущему параметру.	АДС, РГС,РДС,НФC
	Износ отверстия во втулке.	Соответствует решению по предыдущему параметру.	ДРД, РР.
Условия работы	Высокие температуры, знакопеременные нагрузки, агрессивная среда, граничное трение.	Соответствует решению по предыдущему параметру и дополнительно СНиП	Аргонно - дуговая сварка.

Принятые сокращения наименований способов устранения дефектов при работе по критериям применимости (КП):

РР - способ ремонтных размеров;

ДРД - дополнительная ремонтная деталь;

Д - давление (пластическое деформирование);

Х - хромирование;

Ж - железнение;

Н - напыление;

СМ - синтетические материалы;

РГС - ручная газовая сварка (наплавка);

РДС - ручная электродуговая сварка (наплавка);

НФС - наплавка под слоем флюса;

ВДН - вибродуговая наплавка;

НУГ - наплавка в среде углекислого газа;

ПН - плазменное напыление;

По критериям применимости, с учетом вида, размеров ремонтируемой поверхности, вида и характера дефектов, а так же условий работы, наиболее эффективным и технико-экономическим способом для восстановления отверстия в направляющей втулке клапана- является способ ДРД и РР.

3.3 Схема технологического процесса восстановления.

1.Устанавливаем головку в приспособление на станке, зенкеруем отверстие во втулке, развертываем отверстие во втулке. 2.Устанавливаем головку на подставку пресса, запрессовываем втулку в отверстие совмещая ось штока с отверстием под втулку. 3.Устанавливаем головку в приспособление на станок, развертываем отверстие во втулке под ремонтный размер чертежа, отверстие под втулку совмещаем с осью шпинделя.

Контрольная

На рис. 1 приведена схема технологического процесса восстановления головки блока цилиндров.

3.4 Выбор поверхностей базирования

Выбор технологических баз для восстановления.

Одним из важных элементов при восстановлении деталей является правильный выбор установленных технологических баз и базирующих поверхностей.

Установочной базой, является привалочная и торцевые поверхности. При ремонте трещин устанавливая в тиски за торцевые поверхности, при сверлении и прессовых операциях головка устанавливается на привалочную поверхность. Для выполнения слесарных операций, выполнении контрольной операции технологической базой и базирующей поверхностью является привалочная поверхность.

3.5 Выбор состава и последовательности выполнения технологических операций

Разработка маршрутной технологии восстановления головки блока цилиндров определяет выбор операции и выбор оборудования по операциям согласно технологической схемы восстановления (рис. 1) выбираем следующие операции.

1) Расточная - расточной станок 2Р-53, зенкер ГОСТ-21579-76, развертка-ГОСТ-19267-73

2) Термическая обработка - газовая горелка агрегат с сжиженным газом.

3) Прессовая - пресс гидравлический 2135 - 1М.

4) Расточная - расточной станок 2Р-53, зенкер ГОСТ-21579-76, развертка-ГОСТ-19267-73.

5) Сварная - установка УДГ - 301,горелка ГРАД - 200, сварку ведут неплавящимся электродом с введением присадочного материала (вольфрамовый электрод).

6) Шлифование - шлифовальная машинка ЦКБ - 2447.

3.6 Выбор оборудования средств технологического оснащения

Для зачистки используем щетка с металлическими волосками, напильник, для разделывания трещин молоток и зубило.

Развертывание отверстий в направляющих втулках клапанов и развертывание отверстий в ДРД - производим на радиально-сверлильном станке 2Р-53 с использованием зенкера ГОСТ 21579.

Термическая обработка для снятия внутренних напряжений перед сваркой осуществляется с использованием газовой горелки для нагрева головки и агрегата, сжиженным азотом для охлаждения. Сварную операцию производят установками для аргонно-дуговой сварки УГД-301 и горелками ГРАД-200, шлифовальная машинка ЦКБ 2447- для зачистки швов после заварки. Контроль качества осуществляется контролёром. ОТК на контрольном столе.

3.7 Маршрутная карта технологического процесса

Разработка маршрутной технологии восстановления головки блока цилиндров определяет выбор операции и выбор оборудования по операциям согласно технологической схемы восстановления (рис. 1) выбираем следующие операции.

1) Расточная - расточной станок 2Р-53.

2) Термическая обработка - газовая горелка агрегат с сжиженным газом.

3) Прессовая - пресс гидравлический 2135 - 1М.

4) Расточная - расточной станок 2Р-53.

5) Шлифование - шлифовальный станок ОПР 1841 А. Маршрутное описание технологического процесса приведено в

маршрутной карте МК (ОК ГОСТ 3,1118-86, форма 1,2 приложение А [71

Маршрутная карта содержит описание технологического процесса устранения дефекта, а именно, контроля по всем операциям в технологической последовательности с указанием названия деталей, материальных и трудовых затрат, кроме того даны сведения об оборудовании тех.оснастки, базах и способах закрепления детали с учетом технических требований.

Наименование операций	Оборудование и инструмент	База и способ закрепления	Технические требования
Трещина в стенке головки блока цилиндров.
005 Слесарная 1. Удаление и поверхностных загрязнений.	Щетка, напильник Зубило, молоток.	Установочной базой является привалочная поверхность.	1. Чистят до блеска. 2.Разделывают под углом 30- 450 на глубину 1/3, Ѕ от толщины стенки, при толщине стенки до 4 мм, ограничиваются зачисткой.
2. Разделка кромок трещины.
010 Термическая обработка 1. Нагреть. 2. Охладить.	Газовая горелка, пропан. Среда с сжиженным азотом, клещи.	Механические тиски, закрепление осуществляется за привалочную поверхность. Щипцы, держатель.	Нагрев до температуры 175-200 о С. Охлаждение до температуры-196 о С.
0 15 Сварная 1. Установить головку в механические тиски.	Установка УДГ-301, ГРАД-200, механические тиски.	Установочной базой является торцевая поверхность.	Сварку ведут переменным током с осициллятором, силу тока принимают из расчета 30-45 А на 1 мм толщины свариваемой детали при напряжении 11-13В.
025 Шлифовальная	Шлифовальная машинка	Установочной базой является привалочная поверхность	Устранить неровности до получения требуемых размеров и шероховатости поверхности.
1. Шлифовать швы
030 Контрольная	Стол для контроля, конусный калибр.	Установочной базой является привалочная поверхность.	Заполняют головку горячей водой пневмокраном создают давление, вращая рамку вручную проверяют герметичность головки.
Наименование операций	Оборудование и инструмент	База и способ закрепления	Технические требования
Износ отверстия в направляющей втулке клапана.
005 Сверлильная 1.Установить головку в приспособление на станок. Снять. Зенкеровать отверстие во втулке. 2. Развернуть отверстие во втулке. 3.Повторить переход 1,2 для остальных отверстий.	Зенкер ГОСТ 21579-76 Развертка ГОСТ 19267-73	Установочной базой является привалочная поверхность	Зенкеровать отверстие Развернуть отверстие до размера ДРД.
010 Прессовая 1.Установить головку на подставку пресса. Запрессовать втулку в отверстие. 005Сверлильная 2.Установить головку в приспособление на станок развернуть отверстие во втулке под размер рабочего чертежа. 030Контрольная	Пресс гидравлический 2135 м Развертка ГОСТ 19267-73, станок 2Р-53. Стол для контроля.	Установочной базой является привалочная поверхность Установочной базой является привалочная поверхность Установочной базой является привалочная поверхность	Перпендикулярно прессу совместить ось штанги с отверстием под втулку. Отверстие под втулку установить соосно с осью шпинделя. D= 9+0,022 Проводится контролером ОТК

3.8 Выбор и расчет режимов восстановления

Учитывая характер обработки производим расчет режимов для зенкерования отверстия под направляющую втулку - станок 2Р-53.

1.Расчет режимов восстановления втулки.

Глубина резания при зенкеровании в сплошном металле:

t=d₂ - d₁/2=17-9,1/2=3,95мм

Подача S_o=(0,66-0,76) мм/об. Далее подача уточняется по паспорту станка S_o=0,75 мм/об.

Скорость резания V=32,6 м/мин, поправочные коэффициенты на скорость резания:

K_mv=1, K_nv=0,9, K_uv=1. V_р=V_табЧK

Где К- поправочный коэффициент на скорость резания

К_mv - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого металла

К_nv - коэффициент отражающий состояние поверхности заготовки

К_uv - коэффициент учитывающий качество материала инструмента

Тогда скорость резания с учетом коэффициентов : V= 32,6Ч0,9=29,34 м/мин.

Частота вращения шпинделя : n=1000ЧV/ПD_C

n=1000Ч29,34/3,14Ч17=549,64

Принимая ближайшее меньшее значение по паспорту станка: n=630 об/мин.

Фактическая скорость резания: V_ф=ПDn/1000 =3,14Ч17Ч630/1000 = 33,62

Основное время на отверстие: t₀ =L/nSoЧi=63/630Ч0,75Ч1=0,13

где L - расчетная длина обработки;

n - частота вращения шпинделя об/мин.

S₀ - подача режущего инструмента

2. Режимы сварки.

Сварку и наплавку неплавящимся электродом ведут присадочным материалом, вводимым в зону дуги - вольфрамовый электрод. Наиболее оптимальным режимом сварки является ведение сварки переменным током с осициллятором, силу тока при этом принимают из расчета 30 - 50 А на 1мм толщины свариваемой детали при напряжении 11-15 В.



3.9 Нормирование операций технологического процесса

Техническая норма времени на зенкерование складывается из основного, вспомогательного, времени на обслуживание рабочего места, на отдых и личные надобности.

1. Основное время на переход Т_о мин.

Т₀₁ =L/S_фЧn_ф =68/0,75Ч630=0,14

где L - путь проходимый инструментом, мин,

L= l₁+l₂+l₃= 63+3+2=68 мм

T_o= 0,14Ч8= 1,12

где l - длинна обрабатываемой поверхности

l₁ - длинна врезания и перебега инструмента

l₂ - длинна на взятие пробной стружки

2. Вспомогательное время на операцию Т_в, мин.

Т_в= (Т_уст+Т_пер+Т_изм)ЧК= (0,20+0,96+0,8)Ч0,9=1,76

где Т_уст - вспомогательное время на установку и смену детали.

Т_пер - вспомогательное время связанное с переходом, мин.

Т_изм - вспомогательное время на контрольные измерения, мин.

3.Оперативное время Т_оп, мин

Топ=То+Тв= 1,12+1,76=2,88 мин

4.Дополнительное время Т_д, мин

Т_Д= Тобс+Тот.л.= 0,17+0,17=0,34

где Тобс -время на обслуживание рабочего места, мин

Тот.л.- время на отдых и личные надобности, мин

Тобс= (То+Тв)Чаобс= 1,12+1,76Ч0,06=0,17

где аобс - время на обслуживание рабочего места % от оперативного, Тобс=6%

Тот.л.=(То+Тв)Ч аот.л.= 1,12+1,76Ч0,06=0,17

где аот.л - время на отдых и личные надобности % от оперативного времени, Тот.л.-6%.

Расчет технически обоснованной операции - сварочной нецелесообразно производить так как в пункте 3.7 были описаны режимы сварки, инструмент и применяемое оборудование.

3.10 Технологическая документация

Технологический процесс на восстановление деталей согласно стандарта Единой Системы Технологической Документации оформляется соответствующей документацией : картами эскизов (КЭ), ГОСТ 3.1105, маршрутными картами (МК) ГОСТ 31407, ГОСТ 31502, и т.д. и маршрутно- операционными картами (МК-ОК), маршрутно - операционное описание тех. процесса восстановления головки блока приведено в маршрутно - операционных картах (МК-ОК).

Маршрутно - операционное описание технологического процесса содержит сведения о восстанавливаемой детали, материале, операциях технологического процесса проводимых в строгой последовательности, с указанием тех.оборудования, и оснастки трудовых и других нормативов и решениях обработки. Маршрутно - операционные карты разработаны на основе маршрутно - операционной технологии, (см таблица 3.3).

На карте эскизов приведена операция восстанавливаемой детали с указанием конструктивных элементов, восстанавливаемых поверхностей, указаны дефекты и технические требования на разработку ремонтных размеров.

МК и КЭ составлены по рекомендации стандартов, а именно: ГОСТ - 2.105-95, ЕСКД- общие требования к текстовым документам, [1] ГОСТ 3.1104-82 ЕСТД, общие требования к документам [3] ГОСТ 3.1407-86 ЕСТД, операционная карта слесарно - сборочных работ [10] ГОСТ 3.1502-85 ЕСТД, операционная карта тех. контроля [11] ГОСТ 3.1404-86 операционная карта обработки на метало режущих станках [9] ЕСТД ГОСТ 3.1702-79. Обработка на металлорежущих станках, Правила записи операций и переходов [13] ГОСТ 3.1105- карты эскизов.

В операционных картах приведено описание операций тех. процесса с расчетом на переходы, с указанием режимов тех.обработки данных по средством тех.оснащения. Эскиз восстанавливаемой детали представлен на карте эскизов (КЭ) на эскизе показаны дефекты, ремонтные чертежи с указанием конструктивных элементов обозначенных размерами, размеры с допусками и параметры шероховатости приведены технические требования по чертежу: ремонтные размеры, шероховатость обрабатываемой поверхности.



Вывод

На основании проведенных расчетов для выполнения производственной программы, а именно сборки двигателя легковых автомобилей с производственной программой N=2800 шт, установлено:

- Тг - годовой объем выполняемых работ, при трудоемкости - 23156 чел.ч ;

- количество производственных рабочих - 26 человек;

- средний разряд - 3,61;

- количество производственного инвентарного оборудования - 22 шт.

- количество инструмента - 8 шт.

- площадь производственного участка - 216 м²;

- потребность в энергоресурсах: силовая электро - энергия - 3956 кВт, осветительная электро - энергия - 45800 кВт;

- количество воздуха - 9247,68 м³;

- количество воды: для бытовых нужд: 983840 м³; для хозяйственных нужд: 4181320 м³.

Для восстановления детали - головка блока цилиндров, с дефектами: трещина в стенке головки блока и износ отверстия в направляющей втулке клапана, предлагаем следующие способы ремонта: заварка трещин аргонно - дуговой сваркой, постановка ДРД под ремонтный размер.