Разработка технологического процесса восстановления ступицы

Белорусский национальный технический университет Автотракторный факультет Кафедра «Техническая эксплуатация автомобилей»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Технология производства и ремонта автомобилей»

Тема: «Разработка технологического процесса восстановления ступицы»

Исполнитель: студент АТФ, 5 курс группа № 301 410

Ткачев С.И.

Руководитель: Буйкус К.В.

Минск 2015

• Введение
• 1. Характеристика условий работы деталей
• 2. Технические условия и карта технических требований на дефектацию деталей
• 3. Маршруты восстановления деталей
• 4. Анализ возможных способов восстановления. Выбор наиболее рационального способа
• 5. Карта технологического процесса восстановления детали
• 6. Расчет режимов обработки и нормирование технологических операций в соответствии с маршрутом восстановления
• Список использованных источников

В процессе эксплуатации вследствие ряда неизбежных причин (износ, усталостное разрушение, деформация и др.) работоспособность деталей и узлов автомобиля периодически нарушается, поэтому возникает объективная потребность в ее восстановлении.

Создание основных деталей автомобиля требует реализации достаточно сложных конструкторско-технологических решений, что связано с большими затратами трудовых ресурсов, овеществленного труда в виде инструмента и оснастки, черных и цветных металлов. Восстановление деталей позволяет использовать сохранившуюся их потребительскую стоимость в виде остаточной долговечности деталей. Восстановление деталей экономически обосновано: около четверти деталей ремонтного фонда изношены в допустимых пределах, а около половины могут быть использованы после восстановления при затратах 15−30% от цены новых деталей. Восстановление деталей сохраняет значительное количество материалов, энергии, труда, является более экологичным с точки зрения воздействия на природу и человека.

Восстановление деталей — основной источник эффективности ремонтного производства и его основа. По ряду наименований важнейших наиболее металлоемких и дорогостоящих деталей (блоки двигателей, коленчатых валов, картеров коробок передач) вторичное потребление восстановленных деталей значительно больше, чем потребление новых запасных частей.

Целью данной контрольной работы является разработка технологическою процесса восстановления ступицы. В контрольной работе необходимо решить ряд задач: разработать технические условия на дефектовку, рассмотреть возможные маршруты восстановления детали, для конкретного маршрута по каждому из дефектов выбрать наиболее рациональный способ восстановления, разработать технологическую карту восстановления детали.

ступица деталь восстановление

1. Характеристика условий работы деталей

Ступица колеса автомобиля ГАЗ 66 является вращающейся деталью подвески, на которую крепят колеса и тормозные барабаны. Ступица колеса обеспечивает установку колеса на мосту и дает возможность колесу вращаться. Ступица смонтирована на мосту с помощью подшипников. На ступице устанавливаются колесо и тормозной барабан.

Деталь представляет собой полый цилиндр с посадочными поверхностями под подшипники, с болтами для крепления колеса, резьбой под винты крепления тормозного барабана и шпильками под защитный колпак. Ступицу собирают с тормозным барабаном, в гнезда ступицы запрессовываю наружные кольца подшипников.

Ступица изготовлена из ковкого чугуна КЧ35−10.

Рабочие поверхности детали имеют твердость не более 145 НВ.

Ступица колеса имеет сложную конструктивную форму. Работает в сложных условиях. Ступица автомобиля во время эксплуатации воспринимает ударные нагрузки и подвержена вибрации, в результате чего происходит изнашивание отверстия под наружное кольцо наружного подшипника, изнашивание отверстия под наружное кольцо внутреннего подшипника. Также происходит изнашивание болтов крепления колес, резьбы под винты крепления тормозного барабана и шпилек под защитный колпак.

В результате чрезмерных ударных нагрузок, превосходящих предел прочности материала, на ступице могут образовываться трещины.

В процессе эксплуатации автомобиля в его деталях, в том числе и в ступице, возникают различные дефекты. К числу дефектов, характерных для ступицы колеса, относятся:

изменение размеров рабочих поверхностей ступицы, которые происходят в результате изнашивания детали.

механические повреждения, возникающие при воздействии на деталь в процессе эксплуатации нагрузок, превышающих допустимые, а также вследствие усталости материала (трещины).

Таким образом, основные дефекты ступицы заднего колеса:

1. Обломы или трещины;

2. Износ отверстия под наружное кольцо наружного подшипника;

3. Износ отверстия под наружное кольцо внутреннего подшипника;

4. Износ или повреждение болтов крепления колеса;

5. Повреждение или износ резьбы под винты крепления тормозного барабана;

6. Повреждение или износ шпилей под защитный колпак.

2. Технические условия и карта технических требований на дефектацию деталей

При дефектации и сортировке деталей руководствуются техническими условиями, которые содержатся в руководствах по капитальному ремонту автомобиля.

Технические условия на дефектовку и способы определения дефектов ступицы колеса автомобиля ГАЗ-66 представлены в таблице 1.

Таблица 1 Карта дефектации детали

3. Маршруты восстановления деталей

Принципы рaзрaбoтки мaршрутoв. При рaзрaбoтке мaршрутoв вoсстaнoвления деталей неoбхoдимo рукoвoдствoвaться следующими oснoвными принципами:

сочетание дефектов в каждом маршруте должно быть действительным и базироваться на результатах исследования закономерностей появления дефектов в данной детали;

маршрут должен предусматривать технологическую взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления;

количество маршрутов восстановления детали должно быть минимальным (не более 5). Уменьшение количества маршрутов может быть достигнуто путём объединения вариантов сочетаний, отличающихся между собой наличием незначительных по трудоёмкости дефектов, включением в состав маршрута восстановления взаимосвязанных соосных поверхностей, включением во все рекомендуемые маршруты операций, обеспечивающих восстановление качественных показателей детали (правка погнутости, калибровка резьбовых поверхностей, зачистка заусенцев и т. д.)

Сочетание дефектов ступицы колеса позволяет проводить восстановление по нескольким маршрутам. При анализе способов устранения каждого дефекта выявлены два способа пригодных для устранения наибольшего числа дефектов: наплавка, железнение.

Маршрут № 1:

1. Износ резьбы болтов крепления колеса — заменить болт;

2. Износ отверстий под кольцо внутреннего подшипника — восстановление железнением;

3. Износ отверстий под кольцо наружного подшипника — восстановление железнением.

4. Износ или риски на шейки под сальник — железнить.

5. Повреждение или износ резьбы под винты крепления тормозного барабана — нарезать резьбу в промежутках между старыми;

6. Повреждение или износ резьбы под защитный колпак — заменить шпильку.

Маршрут № 2:

1. Износ резьбы болтов крепления колеса — заменить болт;

2. Износ отверстий под кольцо внутреннего подшипника — восстановление наплавкой;

3. Износ отверстий под кольцо наружного подшипника — восстановление наплавкой;

4. Износ или риски на шейки под сальник — наплавить.

5. Повреждение или износ резьбы под винты крепления тормозного барабана — нарезать резьбу в промежутках между старыми;

6. Повреждение или износ резьбы под защитный колпак — заменить шпильку.

Выбираем наиболее предпочтительный маршрут.

Для выбора рационального способа восстановления детали и повышения точности этого выбора целесообразно пользоваться следующей методикой. По чертежу детали выбирается класс и группа, к которой относится деталь по конструкторско-технологическим признакам (согласно табл. 20.2 [1]).

Ступица относится ко II классу деталей (полые цилиндры), 1й группы.

Для выбора конкурентных способов восстановления используются конструктивные и технологические характеристики деталей, учитывающие восемь наиболее важных признаков: форму, размеры, толщину покрытия, твердость поверхности, усталостную прочность элементов детали, характер действующих нагрузок. На основании этих признаков определены возможные способы восстановления деталей и удельные показатели по классам и группам (табл. 20.3 [1]).

Удельные показатели для ступицы Газ 66 приведены в таблице 2.

Таблица 2 Удельные показатели для ступицы ГАЗ-66

В таблице 2 представлены удельные показатели на 1 дм² поверхности:

энергозатраты W,

расход материалов на восстановление единицы поверхности Q,

показатель использования площади В, трудоемкость Т, себестоимость восстановления Св, относительная долговечность б.

Выбрав удельные показатели, проанализируем их и найдем наиболее эффективный способ восстановления детали. Относительный удельный показатель i-го способа рассчитывается по формуле:

(1)

Интегральный показатель i-го способа определяется по формуле:

(2)

Результаты сведены в таблицу 2.

Из приведенных 2 маршрутов будем производить восстановление детали по маршруту № 2. Так как в нем сочетание и последовательность операций наиболее экономически выгодна и целесообразна, по сравнению с остальными маршрутами. При восстановлении детали по маршруту № 2 будет обеспечена технологическая взаимосвязь сочетаний дефектов со способами восстановления.

4. Анализ возможных способов восстановления. Выбор наиболее рационального способа

Для принятия решения следует рассмотреть достоинства и недостатки каждого из возможных методов восстановления.

Основным достоинством способа вибродуговой наплавки является небольшой нагрев детали (около 100°C), малая зона термического влияния и возможность получения наплавленного слоя метала с требуемой твердостью без дополнительной термообработки, однако существуют и такие недостатки, как неоднородность структуры и твердости наплавленного материала, возможность образования пор и микротрещин по границам перекрытия отдельных валиков. Поэтому в покрытии возникают внутренние растягивающие напряжения, которые снижают усталостную прочность детали на 30−40%.

К достоинствам наплавки в среде СО₂ можно отнести контроль над процессом сварки не требует особых усилий. Возможность практически полностью автоматизировать процесс сварочных работ. Сварочный шов металла не взаимодействует с кислородом и азотом воздуха, что предотвращает структурные изменения.

К недостаткам способа наплавки в среде газа можно отнести: потери металла до 5 — 10% за счет повышенного разбрызгивания; снижение усталостной прочности на 10 — 20% и пониженная износостойкость.

Исходя из рассмотренных особенностей каждого из возможных методов восстановления, принимаем решение о восстановлении посадочных поверхностей под подшипники наплавкой в среде СО₂.

5. Карта технологического процесса восстановления детали

Таблица 3 Карта технологического процесса восстановления детали

6. Расчет режимов обработки и нормирование технологических операций в соответствии с маршрутом восстановления

Технологический процесс восстановления детали состоит из определенного числа операций. Под операцией понимают законченную часть технологического процесса, выполняемую на одном рабочем месте рабочими определенной специальности и квалификации. Технологический переход — законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке. Разработка технологического маршрута восстановления детали предполагает определение последовательности операций, подбор оборудования, оснастки, расчет режимов и норм времени по операциям.

005 Сверлильная: мин (3)

где v — скорость обработки, v=22,4 м/мин

D — диаметр обработки, D=10 мм,

S — подача, S = 0,25 мм/об

l — длина обрабатываемой поверхности, l=8 мм.

Т.к. в ступице 4 отверстия, то полученное время умножаем на 4 и добавляем время на переустановку детали.

010 Слесарная: мин (4)

где v — скорость обработки, v=9,1 м/мин

D — диаметр обработки, D=10 мм,

S — подача, S = 2 мм/об

l — длина обрабатываемой поверхности, l=8 мм.

а — коэффициент холостого хода, а=1,85

Т.к. в ступице 4 отверстия, то полученное время умножаем на 4 и добавляем время на переустановку детали.

015 Расточная: мин (5)

где v — скорость обработки, v=50 м/мин

D — диаметр обработки,

для наружного подшипника 110 мм;

для внутреннего подшипника 130 мм;

для сальника 135 мм.

S — подача, S = 0,25 мм/об

l — длина обрабатываемой поверхности,

для наружного подшипника 50 мм;

для внутреннего подшипника 50 мм;

для сальника 8 мм.

020 Наплавочная: (6)

где D — диаметр наплавляемой поверхности

для наружного подшипника 110 мм;

для внутреннего подшипника 130 мм;

для сальника 135 мм.

l — длина наплавляемой поверхности

для наружного подшипника 50 мм;

для внутреннего подшипника 50 мм;

для сальника 8 мм.

i — число слоев наплавляемого металла, i=1

V_Н — скорость наплавки, V_Н = 0,3−1,5 м/мин

S — шаг наплавки, S = 2,5−4 мм/об

— время на установку, закрепление и снятие детали, = 0,4 мин

— время на очистку и контроль 1 м погонной длины наплавленного валика, =0,5 мин/м

L — длина очистки наплавленного валика, м:

(7)

Т_пз — подготовительно-заключительное время на партию деталей, Т_пз=8мин

Z — количество деталей в партии, Z=1

025 Расточная: мин (8)

где v — скорость обработки, v=50 м/мин

D — диаметр обработки,

для наружного подшипника 110 мм;

для внутреннего подшипника 130 мм;

для сальника 135 мм.

S — подача, S = 0,25 мм/об

l — длина обрабатываемой поверхности,

для наружного подшипника 50 мм;

для внутреннего подшипника 50 мм;

для сальника 8 мм.

030 Слесарная

Замена шпилек 8 мин

035 Слесарная

Замена болтов 5 мин

Результаты сведены в таблице 4.

Таблица 4 Расчет нормы времени на наплавку

Общее время восстановления ступицы заднего колеса автомобиля ГАЗ-66 по данному маршруту составляет 61,71 мин.

Список использованных источников

1. Савич А. С. Ивашко В.С. Иванов В. П. Восстановительные технологии при ремонте автомобилей. Минск «Адукацыя i выхаванне» 2013 г.

2. Савич А. С. Ивашко В.С. Буйкус К. В. Технология производства и ремонта автомобилей. Учебно-методическое пособие. Минск БНТУ 2011 г.

3. Савич А. С. Казацкий А.В. Ярошевич В. К. Проектирование авторемонтных предприятий. Курсовое и дипломное проектирование. Изд. «Адукацыя i выхаванне» 2002 г.

4. Казацкий, А. В. Восстановительные технологии: Учебно-методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1−37 01 07 «Автосервис» / А. В. Казацкий, А. С. Савич, В. К. Ярошевич. — Мн.: БНТУ, 2005. — 48 с.

5. Проектирование предприятий автомобильного транспорта: учеб. Для студентов специальности «Техн. эксплуатация автомобилей» учреждений, обеспечивающих получение высш. образования / М. М. Болбас [и др.]; под ред.М. М. Болбаса. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — 528 с.: ил.

6. Справочник иженера-механика. Том «технология ремонта автомобилей» / под ред.В. В. Ефремова. — М.: «Транспорт», 1965. — 1000 с.: ил.

7. Ярошевич, В. К. Технология производства и ремонта автомобилей: учеб. пособие / В. К. Ярошевич, А. С. Савич, В. П. Иванов. — Минск: Адукацыя i выхаванне, 2008. — 640 с.: ил.

8. Ярошевич, В. К. Технология ремонта автомобилей: лаборатор. практикум: учеб. пособие/ В. К. Ярошевич, А. С. Савич, А. В. Казацкий. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — 392 с.: ил.