Технологический процесс ремонта вакуумного насоса (технологическая часть дипломного проекта)

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА РЕМОНТА ВАКУУМНОГО НАСОСА
6.1. Обоснование рациональной последовательности разборки
6.2. Выбор и обоснование оборудования и инструмента.
6.3. Технология дефектации детали
6.3.1. Обоснование способов обнаружения дефектов
6.3.2. Технологический маршрут дефектации
6.4. Проектирование технологического процесса восстановления детали
6.4.1. Анализ конструкции и условий работы детали...
6.4.2. Обоснование способов устранения дефектов и восстановления детали.............
6.4.3. Выбор технологических баз...
6.4.4. разработка и нормирование технологических операций


6.4. Проектирование технологического процесса восстановления детали.
6.4.1. Анализ конструкции и условий работы детали
Конструкционно-технологические особенности детали характеризуются геометрической формой, материалом, точностью и качеством обрабатываемых поверхностей, твердостью и структурой материала, видом термической обработки, покрытием поверхностей и т.п.
Вал вакуумного насоса НВ-120 изготавливается из стали 40X ГОСТ 1050-88 механической обработкой. Наибольший диаметр вала – ø45 мм. Длина детали -635 мм. Масса детали – 5,9 кг. Твердость обработанных поверхностей вала - не менее 50 HRC.
В результате износа, старения и деформации нарушаются размеры поверхностей. В процессе восстановления наряду с доведением размеров поверхностей и шероховатостей до номинальных значений необходимо восстанавливать и их форму.


6.4.4. Разработка и нормирование технологических операций
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 определить 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).
С учетом вышеизложенного составляем маршрут восстановления детали. При наплавке в среде углекислого газа проволокой Нп-40Х13 ГОСТ 10543-82 твердость восстановленной поверхности равна 45-52 HRCэ.
Маршрут восстановления детали
Техническая норма времени на операции рассчитывается по формуле
Тш-к=(То+Тв+Тдоп+Тп-з)/nд,     (6.3)
где Тш.к - штучно-калькуляционное время, мин;
То - основное время, мин;
Тв вспомогательное время мин;
Тдоп - дополнительное время, мин;
Тдоп=К*(То+Тв), (6.4) 
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.
005 Наплавочная (дефект 1)
Содержание операции:1. наплавить поверхности в среде углекислого газа проволокой наплавочной НП-40Х13 ГОСТ 10543-82, выдерживая размеры d=35мм.
Оборудование, приспособления: УД-209, преобразователь ПСГ500, головкаОКС-125 ГОСНИТИ, выпрямитель ВДУ-504, баллон для углекислого газа 40-150.
Режимы наплавки принимаем: диаметр проволоки 1,5 мм, поляр-ность - обратная, сила сварочного тока Iсв=170-195А, напряжение U=20-21 В, скорость наплавки Vн=60-80 м/ч, частота вращения детали n=5-7 об/мин, подача S=2-3 мм/об, расход защитного газа (СО2)Q= 8-15 л/мин.
2. . наплавить поверхности в среде углекислого газа проволокой наплавочной НП-40Х13 ГОСТ 10543-82, выдерживая размеры d=35мм.
Оборудование, приспособления: УД-209, преобразователь ПСГ500, головкаОКС-125 ГОСНИТИ, выпрямитель ВДУ-504, баллон для углекислого газа 40-150.
Режимы наплавки принимаем: диаметр проволоки 1,5 мм, полярность - обратная, сила сварочного тока Iсв=170-195А, напряжение U=20-21 В, ско-рость наплавки Vн=60-80 м/ч, подача S=2-3 мм/об, расход защитного газа (СО2)Q= 8-15 л/мин.
Нормы времени определяем по формулам:
Основное время наплавления:
То=L*i/n*S, , (6.5)
где L-длина наплавляемой поверхности, мм;
i -число проходов;
n-частота вращения, об/мин;
S-шаг наплавки, мм/об.
n=1000* Vн/π*d, (6.6)
где Vн-скорость наплавки, м/мин;
d-номинальный диаметр наплавляемого участка детали, мм.
n=1000*11.7/3.14*35=5.3 n=5 об/мин.
То=40*2/5*2,5=6,4мин.
Вспомогательное время определим по формуле
Тв=Тв1+Тв2, (6.7)
где Тв1 - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;
Тв2- вспомогательное время, связанное с наплавкой, мин.
Вспомогательное время будет равно
Тв=3+0,9=3,9 мин.
Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=0,15
Тдоп=Топ*Кд/100, (6.8)
Топ=То+Тв, (6.9)
где Топ-оперативное время.

Тдоп=0,15*(6,4+3,9)=1,54 мин.
Подготовительно-заключительное время по Тп-з=16мин.
Штучно-калькуляционное время по формуле :
Тш-к=То+Тв+Тдоп, (6.10)

Тш.к = 6,4 + 3,9 + 1,54 = 12,24 мин.
010 Фрезерная (дефект 1, 3)
Содержание операции:1. фрезеровать шпоночный паз под углом 90о к изношенному до размера 12 мм.
Оборудование, приспособления :станок горизонтально-фрезерный 6Н81Г, фреза дисковая пазовая 2250-0006 ГОСТ 3964-69, штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05ГОСТ 166-80.
Режимы фрезерования принимаем : глубина резания t=0,5мм, количество зубьев z=22, диаметр фрезы d=12мм, ширина паза b=12мм, подача S=0,44-1,1 мм/об, скорость резания V=43м/мин.
2. . фрезеровать шпоночный паз под углом 180о к изношенному до размера 8 мм.
Оборудование, приспособления: станок горизонтально-фрезерный 6Н81Г, фреза дисковая пазовая 2250-0006 ГОСТ 3964-69, штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05ГОСТ 166-80.
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.
015 Токарная (дефект 2, 4)
Содержание операции: точить наплавленную поверхность до размера d=35,4 мм /предварительно; точить поверхности до размера d=35,1 мм окончательно.
Оборудование, приспособления: станок токарно-винторезный 16К20; патрон 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.
Режимы резания: подача S=0,6 мм/об (черновое точение) и S=0,15 мм/об (чистовое точение); скорость резания Vр=203м/мин.
Нормы времени определяем по формулам:
Основное время наплавления:
То=L*i/n*S,
где L-расчетная длина обработки , мм;
i -число проходов; принимаем 2 (черновое точение) и 1 (чистовое точение);
n-частота вращения, об/мин;
S-подача, мм/об.
n=1000* Vр/π*d,
где Vр- скорость резания, м/мин;
d- диаметр детали, мм.
n=1000*203/3.14*70=923 n=900 об/мин (по паспорту станка)
L=l1+l+l2,
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+70=75,2 мм
То=(75,2*2/900*0,6)+ (75,2*1/900*0,15)=6,25мин.
Вспомогательное время определим по формуле
Тв=Тв1+Тв2,
где Тв1 - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;
Тв2- вспомогательное время, связанное с наплавкой, мин.
Вспомогательное время будет равно
Тв=1,6+0,8=2,4 мин.
Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=8%
Тдоп=Топ*Кд/100,
Топ=То+Тв,
где Топ-оперативное время.

Тдоп=0,08*(6,25+2,4)=1,7 мин.
Подготовительно-заключительное время по Тп-з=12мин.
Штучно-калькуляционное время по формуле :
Тш-к=То+Тв+Тдоп
Тш.к = 6,25 + 2,4 + 1,7 = 10,35 мин.
020 Шлифовальная (дефект 2, 4)
Содержание операции: шлифовать поверхности, выдерживая размеры d= 70-0,190 мм и шероховатость 1,25 мкм.
Оборудование, приспособления: станок кругло-шлифовальный ЗА164А, полуцентр 7032-0079 Морзе 6 ГОСТ 2576-79, хомутик 7107-0072 ГОСТ 16488-70.
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. Snonep=0.008 мм/ход. Скорость детали принимаем Vд=15 м/мин. Скорость круга Vкр=28 м/с.
По принятой поперечной подаче определим число проходов, необходимое для снятия припуска по формуле
i=h/Sпопереч
Для чистового шлифования
i =0,25/0,008= 31,25 принимаем i=31
Основное время на шлифовальные операции определяем по формуле
То=(L*i/Vд)*Кз 
где Кз - коэффициент зачистных ходов (принимают в пределах 1,2... 1,7 в зависимости от требований к чистоте обработки). Основное время для чистовой обработки
То = (0,085*31/6)*1,5 = 1 мин
Вспомогательное время определим по формуле
Тв=Тв1+Тв2,
где Тв1 - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;
Тв2- вспомогательное время, связанное с наплавкой, мин.
Вспомогательное время будет равно
Тв=3,2+1=4,2 мин.
Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=9%
Тдоп=Топ*Кд/100,
Топ=То+Тв,
где Топ-оперативное время.

Тдоп=0,09*(1+4,2)=0,47 мин.
Подготовительно-заключительное время по Тп-з=8мин.
Штучно-калькуляционное время по формуле :
Тш-к=То+Тв+Тдоп
Тш.к = 1 + 4,2 + 0,47 = 5,67 мин.
025 Токарная (дефект 5 )
Содержание операции: точить наплавленную поверхность до размера d=33 мм.
Оборудование, приспособления: станок токарно-винторезный 1А62Г; патрон 7108-0028 ГОСТ 2571-71, хомутик 7107-0046, ГОСТ 2578-70, центр А-1-5-Н ГОСТ 8742-75, центр 7032-0048 Морзе 6 ГОСТ13214-79. Резец 2102-0055 Т15К10 (ГОСТ18877-73), микрометр МК50-1 (ГОСТ6507-78)

Режимы резания: подача S=0,15 мм/об; скорость резания Vр=173м/мин.
Нормы времени определяем по формулам:
Основное время наплавления: То=L*i/n*S,
где L-расчетная длина обработки , мм;
i -число проходов; принимаем 1;
n-частота вращения, об/мин;
S-подача, мм/об.
n=1000* Vр/π*d,
где Vр- скорость резания, м/мин;
d- диаметр детали, мм.
n=1000*173/3.14*33=1240 n=1200 об/мин (по паспорту станка)
L=l1+l+l2,
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+15=20,2 мм
То=(75,2*2/900*0,6)+ (75,2*1/900*0,15)=6,25мин.
Вспомогательное время определим по формуле
Тв=Тв1+Тв2,
где Тв1 - вспомогательное время на установку и снятие детали, мин;
Тв2- вспомогательное время, связанное с наплавкой, мин.
Вспомогательное время будет равно
Тв=1,6+0,8=2,4 мин.
Дополнительное время по формуле с учетом того, что Кд=8%
Тдоп=Топ*Кд/100,
Топ=То+Тв,
где Топ-оперативное время.

Тдоп=0,08*(6,25+2,4)=1,7 мин.
Подготовительно-заключительное время по Тп-з=12мин.
Штучно-калькуляционное время по формуле :
Тш-к=То+Тв+Тдоп
Тш.к = 6,25 + 2,4 + 1,7 = 10,35 мин.
030 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.