Технологический процесс восстановления первичного вала коробки перемены передач (КПП) трактора МТЗ Беларус-1221 (технологическая часть дипломного проекта)

Составление маршрута восстановления детали (разработка последовательности устранения дефектов детали с учетом схем базирования) состоит в разработке общего плана технологического процесса, содержания операций и выборе типа оборудования.
Маршрут восстановления деталей на специализированном ремонтном предприятии начинается с очистки. Затем следует дефектация. Дальнейшее построение маршрута должно обеспечивать изменение состояния детали, отвечающей требованиям чертежа.
Приступая к составлению технологического маршрута, необходимо опре-делить план обработки поверхностей - структуру операций.
При разработке маршрута руководствуемся следующими правилами:
- первыми выполняются операции по восстановлению или изготовлению
технологических баз (в нашем случае не требуется);
- перед нанесением (наращиванием) покрытий выполняют операции по
удалению дефектных слоев металла, восстановлению формы и созданию необходимой шероховатости поверхностей (наращивания поверхностей не производим, поэтому в такой операции нет необходимости);
- в первую очередь выполняются операции, вызывающие изменение физико-механических свойств материала, возникновению остаточных напряжений (таких операций не производим);
- в дальнейшем предусматриваем операции, устраняющие отрицательное
влияние энергетических воздействий (в такой операции нет необходимости);
- легкоповреждаемые и точные поверхности обрабатывают в конце маршрута (доводка до требуемой шероховатости раскаткой);
- каждая последующая операция должна улучшать качество поверхности;
- черновую и чистовую обработки со значительными припусками необходимо выделять в отдельные операции (механические обработки поверхностей проводим с незначительными припусками в один проход).
Последовательность выполнения операций должна исключать повторное поступление деталей на посты восстановления.
С учетом вышеизложенного составляем маршрут восстановления детали.
Маршрут восстановления детали
Техническая норма времени на операции рассчитывается по формуле
Тш-к=(То+Тв+Тдоп+Тп-з)/nд
где Тш.к - штучно-калькуляционное время, мин;
То - основное время, мин;
Тв вспомогательное время мин;
Тдоп - дополнительное время, мин;
Тдоп =К*(То+Тв),
К - отношение дополнительного времени к оперативному, %;
Тп.з -подготовительно-заключительное время, мин;
nд - количество деталей в партии (nд=1 шт.).
Основным или технологическим называют время, в течение которого происходит изменение формы, размеров, внешнего вида или внутренних свойств детали в результате какого-либо вида обработки.
Вспомогательным называют время, затрачиваемое на различные вспомогательные действия, обеспечивающие выполнение основной работы. К вспомогательным действиям относятся: установка, выверка, крепление и снятие обрабатываемой детали; настройка оборудования на определенные технологические режимы; управление станком и другим оборудованием; перестановка инструмента и др.
Дополнительное время складывается из времени организационно-технического обслуживания рабочего места, времени перерывов на отдых, естественные надобности и производственную гимнастику.
Подготовительно-заключительным временем называют время, затрачиваемое рабочим на подготовку к определенной работе и выполнения действий, связанных с ее окончанием.
Подготовительно-заключительное время включает следующие работы: получение задания, наряда, инструмента; ознакомление с работой, чертежом (образцом), технологическим процессом, а если его нет - продумывание технологии выполнения работы; инструктаж, получение приспособлений, материала; подготовка рабочего места; наладка или переналадка оборудования, инструмента и приспособлений для выполнения заданной работы; сдача готовых деталей (изделий); сдача инструмента и уборка рабочего места.





Содержание операций технологического маршрута восстановления:
Моечная операция: мойку детали проводят на погружной моечной машине тупикового типа, марки ОМ-5287, в 12%-ом растворе каустической соды. Продувка масляных каналов.
2. Дефектовочная, промеряют размеры и определяют износы. Стол дефектовщика ОРГ-1468.
3. Вертикально сверлильная. Подготовка баз (калибровка центровых отверстий). Станок 16К20.
4. Токарная. Обработка поверхностей 1, и 3, до выведения следов износа, станок токарно-винторезный 1К62.
5. Наплавочная, восстановление цилиндрической поверхности, сварка в среде углекислого газа. Выпрямитель ВД-201У3. Станок ПДГ-312УЗ. Поверхность 1.
6. Наплавочная. Восстановление поверхности под подшипник, наплавка в среде углекислого газа, поверхность 3. Станок тот же (см. п. 6).
7. Наплавочная, наплавка шлицевых поверхностей, поверхность 2. Станок тот же (см. п.6)
8. Токарная, обтачивание поверхности 1,2 и 3. Станок токарно-винторезный 1К62.
9. Фрезерная, фрезерование шлицевых пазов, поверхность 2. Станок горизонтально-фрезерный 6Н12ПБ..
10.  Шлифовальная, шлифовать поверхность 1. Станок круглошлифовальный 3М151.
11.  Шлифовальная, шлифовать поверхность 3. Станок круглошлифовальный 3М151.
12.  Шлифовальная, шлифовать наружный диаметр шлицев, поверхность 2. Станок круглошлифовальный 3А161
13.  Контрольная, стол дефектовщика ОРГ.

005 Термическая
Содержание операции: произвести отжиг шлицев путем нагрева до 170oС в установке ТВЧ 2А135 и последующим охлаждением в течение 20 мин.
Тшт = 1,8 мин.
010 Токарная
Содержание операции: зенкеровать центровочные отверстия на станке 16К20.
Содержание операции: сверлить центровые отверстия.
Режимы резания: подача S=0,16мм/; скорость резания Vр=28 м/мин.
Нормы времени определяем по формулам:
Основное время:

об/мин.

n=900об/мин (по паспорту станка).
Длина сверления определяется по формуле:

L=l1+l+l2 , (3.11)

где l1-путь врезания режущего инструмента, мм (l1=2мм);
l2-величина пробега режущего инструмента (l2=3,2мм);
l-длина обрабатываемой поверхности, мм.

L=2+3,2+18=23,2 мм;

мин.

Вспомогательное время будет равно:

Тв=1,6+0,8=2,4 мин.

Дополнительное с учетом того, что Кд=8% составит:

Тдоп=0,08·(0,16+2,4)=0,2 мин.

Подготовительно-заключительное время по Тп-з=6мин.
Штучное время:

Тшт = 0,16+2,4 + 0,2= 2,76 мин.

Штучно-калькуляционное время для деф. 2 по формуле:

Тш-к =0,16+2,4 + 0,2+3= 5,76мин.
015 Наплавочная
Техническое нормирование заключается в определении штучного времени и подготовително-заключительного.
(4.1)
где – основное время;
– вспомогательное время;
– дополнительное время (15% от Топ)
Основное время подсчитывается так
, (4.2)
где – длина зоны наплавки, мм;
– ширина зоны наплавки, мм;
– толщина зоны наплавки, мм;
– диаметр электродной проволоки, мм;
– подача электродной проволоки.
.
Вспомогательное время при наплавке
, (4.3)
где – число проходов (число витков наплавляемого слоя).




Скорость подачи
, (4.4)
где – коэффициент наплавки, г/А ч;
– величина тока, А;
– диаметр проволоки, мм;
– плотность материала проволоки, г/см3.

Скорость наплавки
, (4.5)
где – толщина слоя наплавки, мм;
– величина продольной подачи, мм/об.

Расход СО2 определяется по формуле:
V = Vg L
где L– количество подаваемого СО2 , м3/мм; 0,0058 [12]
V = 34 ∙0,0058 = 0,2 м3
Расход проволоки определяется по формуле:
V = Vg К
где К– количество подаваемой проволоки , кг/мм; 0,0044 [12]
V = 34 ∙ 0,0044 = 0,15 кг

020 Токарная
Содержание операции: точить восстанавливаемые поверхности
Режимы резания: подача S=0,6 мм/об (черновое точение); скорость резания Vр=75м/мин.
Нормы времени определяем по формулам:
Основное время:

об/мин.

n=900 об/мин (по паспорту станка).

L=32+93=125 мм

мин.

Тв=2,3+0,8=3,1 мин.

Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=8% :

Тдоп=0,08·(0,5+3,1)=0,28 мин.

Штучное время по формуле:

Тшт = 0,5+3,1 + 0,28= 3,88 мин.
Содержание операции: нарезать резьбу
Оборудование, приспособления: станок токарно-винторезный 16К20; па-трон 7108-0028 ГОСТ 2571-71, хомутик 7107-0046, ГОСТ 2578-70, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75, центр 7032-0048 Морзе 6 ГОСТ3214-79.
 Исходные данные для расчета:
диаметр обработки - d = 45 мм;
глубина резания - t = 0,5 мм;
по справочным данным выбирается подача - s = 0,28 мм/об.
 Скорость резания определяется по формуле:
    V = Cv * Kv / (T m * t x * s y) 
где Cv = 340 - постоянный коэффициент ;
x = 0,15 - показатель степени при глубине резания ;
y = 0,45 - показатель степени при подаче ;
m = 0,2 - показатель степени при стойкости инструмента ;
T = 60 мин. - период стойкости резца из быстрорежущей стали ;
Kv - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания, определяется по формуле:
   Kv = Kmv*Kпv*Kиv*Kтv*Kuv*Krv ,   
где Kmv = 1 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали ;
Kпv = 0,85 - коэффициент, учитывающий состояние поверхности ;
Kиv = 1 - коэффициент, учитывающий материал инструмента ;
Kтv = 1 - коэффициент, учитывающий стойкость инструмента ;
Kuv = 1 - коэффициент, учитывающий угол в плане резца ;
Krv = 1 - коэффициент, учитывающий радиус при вершине резца ;
    Kv = 1*0,85*1*1*1*1 = 0,85 .
 По формуле вычисляется скорость резания:
   V =340 * 0,85/ (60 0,2 * 0,5 0,15 * 0,280,45)= 250,72 м/мин.
 Число оборотов рассчитывается по формуле:
     n = 1000*V/ п*D,     
где D = 16 - диаметр обрабатываемой поверхности, мм;
     n = 1000 * 250,72 /3,14 * 16= 4988,05 об/мин.
Принимается число оборотов шпинделя n = 20 об/мин.
Фактическая скорость резания определяется по формуле:
     Vф = п*D*n / 1000    
     Vф = 3,14 * 45 * 20/1000= 2,8 м/мин.
 Сила резания Pz рассчитывается по формуле:
    Pz = 10 * Cp * t x * s y * Vф n * Kp ,   
где Cp = 200 - постоянный коэффициент ;
x = 1 - показатель степени при глубине резания ;
y = 0,75 - показатель степени при подаче ;
n = 0 - показатель степени при скорости резания ;
Kp - поправочный коэффициент, учитывающий условия резания,
определяется по формуле:
    Kp = Kmp*Kup*Kуp*Kлp*Krp,   
где Kmp = 1 - коэффициент, учитывающий влияние материала детали на силовые зависимости ;
Kup, Kуp, Kлp, Krp - коэффициенты, учитывающие влияние параметров режущей части инструмента на силу резания, Kup = 0,98; Kуp = 1,15; Kлp = 1; Krp = 1 ;
    Kp = 1*0,98*1,15*1*1 = 1,12 .
 
 Основное время перехода рассчитывается по формуле:
     To = L/n*s+ L /n*sy,    
где s = 0,28 мм/об - рабочая подача инструмента;
sy = 3 - ускоренная подача отвода инструмента;
n = 20 об/мин - частота вращения шпинделя;
L - длина пути обработки, мм, определяется по формуле:
     L = l + l1 + l2 ,    
где l = 16 мм - длина пути резания;
l1 = 3 мм - врезание;
l2 = 3 мм - перебег.
 Тогда
     L = 16 + 3 + 3 = 22 мм.
 Вычисляется основное технологическое время
    To =22/ 20 * 0,28 + 16/ 20 * 3=2,7 мин.
To =3,88+2,7 =6,58 мин.



025 Фрезерная
Содержание операции: фрезеровать шпоночный паз под углом 180о к изношенному, фрезеровать шлицы
Режимы фрезерования принимаем : глубина резания t=0,5мм, количество зубьев z=22, диаметр фрезы d=8мм, ширина паза b=8мм, подача S=0,44-1,1 мм/об, скорость резания V=43м/мин. Нормы времени определяем по формулам:
Основное время фрезерования:
То=L*i/ z *Sz* n,
где L-расчетная длина обработки, мм;
i -число проходов;
n-частота вращения фрезы, об/мин;
Sz-подача на зуб, мм/зуб (Sz=0,2 мм/зуб);
z-число зубьев
n=1000* Vр/π*d,
где Vр- скорость резания, м/мин;
d- диаметр фрезы, мм.
n=1000*43/3.14*122=139,9 n=137 об/мин.
L=l1+l+l2,
где l1-путь врезания режущего инструмента, мм;
l2-величина пробега режущего инструмента (l2=3,8мм);
l-длина обрабатываемой поверхности, мм.
При фрезеровании дисковыми фрезами
l1= ,
где t-глубина резания, мм;
D-диаметр фрезы, мм.
l1= =7мм,
L=7+100+3,8=110,8
То=10,8*15/22*0,2*137=3мин.
Вспомогательное время определим по формуле
Тв=Тв1+Тв2,
где Тв1 - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;
Тв2- вспомогательное время, связанное с проходом, мин.
Вспомогательное время будет равно
Тв=3+0,8=3,8 мин.
Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=7%
Тдоп=Топ*Кд/100,
Топ=То+Тв,
где Топ-оперативное время.
Тдоп=0,07*(3+3,8)=0,48 мин.
Подготовительно-заключительное время по Тп-з=24мин.
Штучно-калькуляционное время по формуле :
Тш-к=То+Тв+Тдоп
Тш.к = 3 +3,8 + 0,48 = 7,28 мин.

Нормы времени для фрезерования паза составят:
То= 4 мин.
Тшт = 4,9 мин.
Тш-к=9,5 мин.
Общее штучно-калькуляционное время составит 7,28 + 9,5 = 16,78 мин.

030 Круглошлифовальная
Содержание операции: шлифовать поверхности до шероховатости 1,6мкм.
Глубина шлифования поверхностей h=0,25 мм.
Выбираем режимы шлифования. Для чистовой обработки поперечную подачу (глубину шлифования или величину поперечного перемещения шлифовального круга) определяем по табл. Sпр=25мм/об. Скорость вращения детали принимаем Vд=15 м/мин..
Основное время на шлифовальные операции определяем по формуле:

, ()

где Кз - коэффициент зачистных ходов (принимают в пределах 1,2... 1,7 в зависимости от требований к чистоте обработки);
Sпр- продольная подача, мм/об;

об/мин,
n=180 об/мин. (по паспорту).

Основное время для чистовой обработки

мин.

Тв=0,94+0,6=1,54 мин.

Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=9%

Тдоп=0,09·(2,62+4,2)=0,61 мин.

Подготовительно-заключительное время по Тп-з=8мин.
Штучное время:

Тшт = 0,17+1,54 + 0,61= 2,32 мин.

Штучно-калькуляционное время для деф.2:

Тш-к =0,17+1,54 + 0,61+4= 6,32 мин.
035 Контрольная операция
Необходимо провести контроль восстановленной детали.
Диаметры вала контролируют микрометром с ценой деления 0,01 мм МК 75-2 ГОСТ 6507-78, линейные размеры - штангенциркулем ШЦ-II-250-0.05 ГОСТ 166-80, размеры шпоночного паза пробкой 8133-01810Д, а шероховатость путем сверки с образцом шероховатости.
Принимаем норму времени на выполнение всех несложных контрольных операций в течение Тшт=10 мин.



4.4 Выбор оборудования и оснастки для процесса восстановления.
При выборе основного оборудования учитывается:
• Вид обработки;
• Точность и жёсткость;
• Габаритные размеры (высота, расстояние между центрами и т.п.);
• Кинематические характеристики (частота вращения, подача);
• Принятая схема базирования;
• Экономичность выполнения операции.
При выборе оснастки, приспособлений и инструмента также учитываются физико-механические свойства материала.
Технологическая оснастка стандартизированных типоразмеров подбирается по рекомендациям источников [8].
Произведем подбор необходимого технологического оборудования.
Для наплавочной операции. Приспособление 011-1-05, преобразователь ВС-200, головка ОКС-1252М ГОСНИТИ, выпрямитель ВДУ-504, углекислый газ ГОСТ 8550-75, патрон трехкулачковый 7108-0025 ГОСТ 2765-80, центр 7107-0037 ГОСТ 8742-75.
Для центровочной операции: станок токарно-винторезный 16К20; па-трон поводковый ГОСТ 2675-80, люнет ГОСТ 8742-75, сверло диаметром 3 мм Р6М5 ГОСТ 14952-75.
Для токарной операции: станок токарно-винторезный 16К20; патрон трехкулочковый ГОСТ 2765-80, центр 7107-0037 ГОСТ 8742-75, резец специальный проходной 2100-2020 ГОСТ 18878-73.
Для круглошлифовальной операции: станок круглошлифовальный 3А161, патрон поводковый ГОСТ 2675-80, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75, круг ПП 500х50х305 24А 10П С2 7 К5 35 м/с. ГОСТ 2424-83
Для фрезерной операции: Фрезерный станок модели 6H12ПБ, фреза шпоночная Р9 Ø7 мм ГОСТ 9140-78 22234-010.
Для контрольных операций: Стол дефектовочный ОРГ-1468-01-080А, патрон поводковый ГОСТ 2675-80, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75. Диаметры вала контролируют микрометром МК-50, диапазон измерений 25...50 мм; отсчет по нониусу или по шкале с ценой деления 0,01мм, предельные погрешности измерения Lim=5 мкм. ГОСТ 6507-78, линейные размеры - штангенциркулем ШЦ-II-250-0.05 ГОСТ 166-80, размеры шпоночного паза – пробкой 8133-01810Д, а шероховатость путем сверки с образцом шероховатости ГОСТ 9378-75.[1,4,5]
Техническая характеристика:
Высота центров над столом-200мм;
Наибольшее расстояние между центрами-2000мм;
Наибольшая длина шлифования-2000мм;
Наибольший диаметр шлифования-160мм;
Наибольший диаметр шлифовального круга-500мм;
Мощность основного электродвигателя-7,8 кВт.