Файл: Й университет кафедра Техническая эксплуатация автомобилей восстановительные технологии методические указания к курсовой работе для студентов специальности 137 01 07 Автосервис Могилев 2015.pdf

Следует иметь ввиду, что при черновой обработке подача инструмента зависит от размера заготовки (чем больше диаметр, тем больше s) и её материала (чем мягче обрабатываемый материал, тем больше s), а при чистовой обработке подача определяется требуемым качеством поверхности. Общим правилом является то, что при черновой обработке глубина резания t и подача s максимально возможные, а частота вращения шпинделя станка n минимальная. При чистовой обработке t и s минимальные, а n максимально возможная по техническими экономическим соображениям. Затем определяется скорость резания v, м/мин
,
s t
T
C
V
y x
m
V
⋅
⋅
=
(13) где C
v
– коэффициент скорости резания, определяемый по таблице 8;
T – период стойкости инструмента, мин (см. таблицу 6); t – глубина резания, мм s – подача инструмента, мм/об; m, x, y – показатели степеней (см. таблицу 8). Таблица 8
–
Параметры формулы (13) для оценки скорости резания Параметр Вид обработки инструмент из Т15К6)
C
v m x y
1 Точение
240
–
420 0,2
–
0,3 0,15
–
0,23 0,2
–
0,4 2 Фрезерование
330
–
1800 0,2
–
0,35 0,1
–
0,4 0,2
–
0,4 3 Сверление, развёртывание
100
–
400 0,12
–
0,2 0,1
–
0,75 0,4
–
0,7 Зная V, определяется частота вращения шпинделя станка
D
1000V
n
⋅
=
π
,
(где D – диаметр обрабатываемой детали или диаметр фрезы, мм. При протягивании, строгании или долблении скорость резания оценивается по зависимости
∑
⋅
=
B
F
N
6120
V
,
(15) где N – мощность привода станка, N = 10–80 кВт
F – сила резания на 1 мм ширины лезвия инструмента (в зависимости от принятой по таблице 7 подачи выбирается из расчета 65–730 Н, Н
B – периметр лезвия, те. обрабатываемый периметр, мм
η – КПД привода станка, η = 0,8–0,9.
15

При шлифовании скорость резания принимается
V = 15–120 мс. После оценки V производят вычисление проекций силы резания F
i
, H по координатным осям z
z z
z y
y y
y x
x x
x x
y n
z
F
x y
n y
F
x y
n x
F
F
C
t s
v
;
F
C
t s
v
;
F
C
t s
v
,
⎫
=
⋅
⋅
⋅
⎪
⎪
=
⋅
⋅
⋅
⎬
⎪
=
⋅
⋅
⋅
⎪⎭
(16) где F
z
, F
y
, F
x проекции силы резания соответственно на ось (Z – окружная составляющая, Y – нормальная, X – осевая
C
Fz
, C
Fy
, C
Fx
– коэффициенты силы резания (таблица 9); t – глубина резания (при отрезке и фасонном точении – ширина лезвия резца, мм s – подача, мм/об; v – скорость резания, м/мин; x
i
, y i
, n i
– показатели степеней (см. таблицу 9). Таблица 9 – Данные для формул (16) Параметры формулы Вид обработки
C
Fz x
z y
z n
z
C
Fy x
y y
y n
y
C
Fx x
x y
x n
x
1 Точение
300 1,0 0,75 –0,15 340 0,9 0,6 –0,3 245 1,1 0,5 –0,4 2 Фрезерование 825 1,0 0,75 –0,2 100 0,9 0,6 –0,2 150 1,0 0,5 После вычисления силы резания оценивается крутящий момент при резании к
, Нм z
k
F D
M
2000
⋅
=
(17) где D – обрабатываемый диаметр при точении или диаметр фрезы при фрезеровании, мм. Для операций сверления, развёртывания и зенкерования сразу вычисляется крутящий момент при резании к, Нм x
y
M
z к s
D z
M
200
⋅ ⋅ ⋅ ⋅
=
,
(18) где C
M
– коэффициент момента резания, C
M
= 0,03–0,17; t – глубина резания (при сверлении t = 0,5 D), мм
D – диаметр сверла, развёртки или зенкера, мм s
z
– подача на один зуб многолезвийного инструмента, мм/зуб,
16

которая определяется как s z
= s / z (где s – подача, мм/об); z – число зубьев инструмента x, y – показатели степеней, x = 0–0,9; y = 0,7–0,8. Затем для сверления, развёртывания и зенкерования определяют осевую силу q
y o
o
F
10 C
D
s
=
⋅
⋅
,
(19) где о – коэффициент осевой силы, о =10–140;
D – диаметр сверла, развёртки или зенкера, мм s – подача инструмента, мм/об (см. таблицу 7); q, y – показатели степеней, q = 1,0–1,2; y = 0,4–0,75. После вычисления крутящего момента к оценивается мощность резания, кВт к M
N
30000
π⋅ ⋅
=
,
(20) где
π – число Пифагора, π = 3,14; n – частота вращения шпинделя станка, мин
–1
Для шлифовальных операций силы резания не оценивают из-за их малости, а сразу определяют мощность N, кВт. Так, при шлифовании с продольной подачей, те. когда шлифуемая поверхность больше ширины шлифовального круга r
x з t
s
D
=
⋅
⋅ ⋅
⋅
, (21) где C
N
– коэффициент мощности резания, C
N
= 0,1–5,2; з – окружная скорость заготовки, з = 10–150 м/мин; t – глубина шлифования (припуск, мм s – продольная подача, s = 1,2–10 м/мин;
D – шлифуемый диаметр, мм r, x, y, q – показатели степеней, r = 0,3–1,0; x = 0,4–1,0; y = 0,4–0,8; q = 0,2–0,5. При врезном шлифовании периферийной поверхностью круга мощность вычисляют как r
y з р s
D
b
=
⋅
⋅
⋅
⋅
,
(22) где s р – радиальная подача, s р = 0,001–0,075 мм/об; y – показатель степени, y = 0,4–0,8; b – ширина шлифуемой поверхности, мм z – показатель степени, z = 0,3–1,0. При шлифовании торцовой поверхностью круга мощность r
x з b .
=
⋅
⋅ ⋅
(23) Теоретическая скорость резания
17

Т x
m v
C
K
V
T
t
S
⋅
=
⋅
⋅
,
(24) где K
V
– коэффициент, учитывающий условия обработки [2; 4]; С
– коэффициент, зависящий от метода обработки [2; 4]; Т – стойкость резца по нормативам, мин (30, 60, 90 мин t – глубина резания, t
≈ 0,5–1,5 мм
S – подача, мм/об; m, x
V
, y
V
– степени при соответствующих параметрах [2; 4]. Коэффициент использования оборудования по мощности ст ст) где ст – мощность станка, кВт. Пример наплавки При наплавке подслоем флюса электрическая дуга горит подслоем расплавленного флюса в газовой полости, образующейся между электродной проволокой и восстанавливаемой поверхностью детали и изолирующей расплавленный металл от атмосферного воздуха. Восстанавливаемая деталь цилиндрической формы в процессе наплавки вращается с определенной окружной скоростью н (рисунок 1).
1 – электрическая дуга 2 – газовая полость 3 – наплавленный слой 4 – восстанавливаемая деталь оболочка из жидкого флюса 6 – устройство для подачи флюса 7 – наплавочная проволока электрод 8 – мундштук Рисунок 1
– Схема процесса наплавки
18

Электродная проволока 7 автоматически подается в зону наплавки со скоростью V
n и поступательно перемещается вдоль оси детали 4. Под действием теплоты, выделяющейся при горении электрической дуги 1, плавятся электродная проволока и металл детали, а также часть флюса, попавшего в зону горения дуги. Вокруг этой зоны образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Их давление поддерживает флюсовый свод 5, образующийся над слоем расплавленного металла и представляющий собой оболочку из расплавленного флюса. Оболочка из расплавленного флюса предохраняет металл наплавки и околошовной зоны от кислорода и азота воздуха и препятствует разбрызгиванию жидкого металла. Благодаря малой теплопроводности расплавленного флюса замедляется процесс охлаждения наплавляемого металла. Это облегчает всплытие на поверхность шлаковых включений и растворенных в металле газов, в результате качество наплавленного слоя улучшается. Электрод 7 рекомендуют смещать относительно оси восстанавливаемой детали на величину А, равную 5–8 мм, в сторону, противоположную направлению ее вращения, чтобы затруднить стекание расплавленного металла и флюса с поверхности детали. По мере продвижения дуги происходит остывание расплавленного металла, его кристаллизация и формирование шва в виде валика. Жидкий флюс превращается в шлаковую корку, которую затем отделяют от детали.
Нерасплавленная часть флюса может быть использована повторно. Достоинствами наплавки под флюсом являются высокая производительность процесса и качество наплавленного слоя, незначительные потери на угар и разбрызгивание и возможность получения наплавленного слоя большой (до 5 мм) толщины. К недостаткам относятся невозможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм, поскольку расплавленные флюс и шлак не успевают затвердеть истекают с поверхности детали нагрев детали до высокой температуры необходимость применения дорогостоящих флюсов и специальной электродной проволоки, отчего значительно дорожает процесс затраты времени на такие вспомогательные работы, как приготовление флюса и отбивание шлаковой корки. Наплавку подслоем флюса применяют для восстановления деталей, имеющих значительный износили деталей последнего ремонтного размера (наплавка шеек коленчатых и распределительных валов, полуосей ива- лов коробок перемены передач. Целесообразно наплавлять наружные поверхности деталей вращения диаметром свыше 45 мм. В качестве электрода используют сварочную и наплавочную проволоку, порошки и прутки для наплавки, порошковую проволоку и наплавочные ленты. Легирующие элементы в составе проволоки имеют те же обозначения, что и при маркировке стали, например Н – никель, С – кремний, Т – титан, Ф – ванадий, X – хром, Ц – цирконий, Ю – алюминий. Например, в сварочной проволоке Св-06Х19Н9Т содержится 0,06 % углерода, 19 % хрома, 9 % никеля и небольшое количество титана [8, 9]. Наплавочные проволоки изготавливают из углеродистой (Нп-30,
Нп-40 и др, легированной (Нп-30ХГСА, Нп-30Х5 и др) и высоколегированной стали (Нп-4Х13, Нп-60ХЗВ10Ф и др. Для восстановления деталей из среднеуглеродистых и малоуглеродистых сталей применяют малоуглеродистые (Св и Св, марганцовистые (Св-08Г, Св-15Г, Св-10Г2) и кремниемарганцовистые (Св-12Г2С) проволоки и ленты. Детали из легированных сталей наплавляют специальными легированными проволоками
(Нп-30ХГСА, Св-ЗХ13, Св-2Х13 и др) Флюсы, применяемые для автоматической наплавки, по способу приготовления делятся на плавленые и неплавленые (керамические. В ремонтном производстве наиболее широко используют марганцовистые и высококремнистые флюсы, позволяющие получить наплавленный слой твердостью 300–400 НВ. Включение в плавленые флюсы графита и ферросплавов позволяет легировать наплавленный металл кремнием, марганцем, углеродом, хромом, никелем, титаном и т. д. [9]. Расчет условий и режима наплавки. При назначении условий и режима наплавки исходят из размеров детали, формы восстанавливаемой поверхности, величины ее износа и качества наплавленного слоя. Для получения требуемой твердости наплавленного слоя необходимо в первую очередь правильно подобрать марку электродной проволоки и флюса [8]. Вылет электрода, особенно при наплавке тонкой проволокой, влияет на глубину проплавления и форму шва. С увеличением вылета электрода уменьшается глубина проплавления и возрастает доля наплавленного металла в шве. Ориентировочно величину вылета можно определить как l = (10–12) d, (26) где диаметр проволоки, мм. Величину смещения электрода (рисунок 2) рассчитывают по формуле
A = (0,05–0,07) D, (27) где диаметр восстанавливаемой поверхности детали, мм. Электрод рекомендуют наклонять под углом 6–8° в сторону, совпадающую с направлением вращения детали, что позволяет получить валик правильной геометрической формы. При больших значениях угла появляются «непровары» по краям валика. К элементам режима наплавки относятся сила I сварочного тока, скорость подачи электродной проволоки и окружная скорость (частота
20

вращения) детали. Силу тока назначают в зависимости от диаметра D детали (см. рисунок) или толщины стенки вместе наплавки.
- - - - - -
– граница зоны допустимых значений \ \ \ \ \ \
–
зона оптимальных значений Рисунок 2 – Зависимость силы сварочного тока I от диаметра детали D Увеличение тока приводит к повышению устойчивости горения дуги, повышению вероятности деформации деталей и проплавления тонкостенных деталей, увеличению доли основного металла и, соответственно, уменьшению концентрации легирующих компонентов в наплавленном слое. При выборе силы тока по рисунку 2 следует ориентироваться на заштрихованную зону пунктирным линиям соответствуют допустимые значения силы [1]. С повышением силы тока увеличивается объем жидкой ванны, возрастает глубина Н проплавления детали, но ширина валика В (см. рисунок 1) изменяется незначительно. Это приводит к увеличению высоты валика h. По назначенной силе тока подбирают диаметр электродной проволоки (таблица 10). Таблица 10 – Взаимозависимость силы тока и диаметра электродной проволоки Сила тока I, А
90–100 120–300 160–400 180–450 220–500 Диаметр электродной проволоки d, мм
1,2 1,6 2,0 2,5 3,0 21

Скорость подачи электродной проволоки при наплавке V
n
, м/ч, [1] определяется как
,
j d
I
d
4
V
2
H
n
⋅
⋅
π
⋅
=
(28) где d н
– коэффициент расплавления (наплавки, d н = 14–18 г/(А·ч); j – плотность материала проволоки, г/см
3
Окружная скорость детали н А S j
⋅
=
⋅ ⋅
(29) где А – толщина наплавленного слоя, в зависимости от величины износа принимается, А = 1–4 мм
S – величина продольной подачи наплавочной головки наоборот детали, шаг наплавки, S = (2–6)·d мм, [1]. Частоту вращения наплавляемой детали n д, мин, находят следующим образом н
Д
1000V
n
60
D
=
π⋅
(30) Рассчитанные и принятые параметры режима наплавки корректируют в соответствии с технологическими возможностями установки для наплавки. По скорректированным параметрам вычисляют основное технологическое время наплавки То, мин, [2]: п н, 06F L j K
K
T
,
d
I
⋅ ⋅ ⋅
⋅
=
⋅
(31) где F – площадь поперечного сечения шва (валика, F = 0,25π · d
2
;
L – длина шва, мм
п – коэффициент разбрызгивания металла, пс коэффициент, учитывающий сложность работы (с = 1 при автоматической сварке (наплавке) и ручной сварке (наплавке) плоскостей сверху с = 1,5 при ручной наплавке цилиндрических деталей диаметром
40–50 мм и сварке на горизонтальной плоскости снизу с = 1,3 при ручной наплавке цилиндрических деталей диаметром более 50 мм и сварке на вертикальной плоскости. н – коэффициент расплавления (наплавки, d н
= 14–18 г/(А·ч); j – плотность материала проволоки, г/см
3
Длину L наплавленного шва определяют по формуле
L = π · D · n, (32)
22

где n– количество швов на наплавляемой поверхности
,
S
b n
=
(33) где b– длина наплавляемой поверхности, мм. Назначение режима наплавки производят согласно таблице 11. Таблица 11
– Режим наплавки цилиндрических деталей Сила тока I, А, при d проволоки, мм Диаметр детали
D, мм
1,2
–
1,6 2,0
–
2,5 Напряжение наплавки В
н Окружная скорость нм ч Скорость подачи электрода
V
n
, м/ч Продольная подача
S, мм/об
50–60 65–75 80–100 150–200 250–300 120–140 150–170 180–220 230–250 270–300 140–160 180–220 230–280 300–350 350–3380 26–28 26–28 28–30 30–32 30–32 16–24 16–28 16–30 16–32 16–35 77 87 104 140 200 3
3,5–4,0 4
5 6
1.7 Техническое нормирование работ Техническая норма штучно-калькуляционного времени t ш, мин, в серийном ремонтном производстве включает в себя следующие элементы затрат
– основное (технологическое, машинное) время t о
– вспомогательное время t в, затрачиваемое на установку и снятие изделия, технологический переходи контрольные измерения
– время организационного и технического обслуживания рабочего места t обс
;
– время на отдых и личные надобности работающего t от
– время подготовительно-заключительной работы t пз
, затрачиваемое на партию [3]. п.з шк о
в обс
ОТ
t t
t t
t t
,
m
= + +
+
+
(34) Время t о рассчитывается по формулам [1–4] или по установленным нормативным данным о затратах времени. Время t обс и t от устанавливают по соответствующим нормативам или определяют как процент времени от оперативного t оп оп = t о
+ t в. (35)
Подготовительно-заключительное t п.з определяется по нормам на партию деталей и делением этого времени на число деталей
23

п.з п.з о
Т
t t
m
= +
, (36) где Т
п.з
– подготовительно-заключительное время на партию деталей помин партия деталей, шт. Пример – При автоматизированной наплавке шлицевых поверхностей (наружных) норма времени может быть определена по формуле в зависимости оттого, какие параметры процесса известны п.з шт
В1
В2
н
Т
n i n i t
1,13
t t
0,46n
,
V
1000
m
⎛
⎞
⋅ ⋅
⋅ ⋅
=
+
+
+
+
+
⎜
⎟
⎝
⎠
A
A
(37) где 1,13
– коэффициент, учитывающий время на обслуживание рабочего места и личные надобности рабочего
A
– длина шлицевой впадины, м n – число впадин i – число слоев наплавки н
– скорость наплавки, м/мин; В – время на установку, закрепление и снятие изделия [6, 7], мин В – время на очистку и контроль одного погонного метра длины валика [5], мин/м;
0,46
– время на поворот детали и установку наплавочной головки в исходное положение на каждую шлицевую канавку, мин
Т
п.з
– подготовительно-заключительное время на каждую партию деталей [7]; m – число деталей в партии, шт.
2
эл пр н k a V
V
,
S
⋅ ⋅ ⋅
=
(38) где d эл
– диаметр электродной проволоки, мм k, a
– коэффициенты [7]; пр – скорость подачи электродной проволоки, м/мин;
S
t
– поперечное сечение шлицевой впадины, мм Проектирование приспособления, используемого при восстановлении детали Проектирование приспособления должно быть увязано с разработкой технологического процесса обработки детали, т. к. при разработке технологического процесса выбирают технологические базы, выполняют эскизы
24