Проектирование детали "Цилинд двигателя"

1. Анализ объектов производства.

1.1 Анализ объекта

 Анализом объекта производства  является деталь “Цилиндр двигателя “.Назначение детали – в цилиндрах двигателей перемещаются поршни, которые связаны непосредственно шатуном с коленчатым валом. В качестве энергетических установок автомобилей наибольшее распространение получили двигатели внутреннего сгорания, в которых процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращением ее в механическую работу происходит непосредственно в цилиндрах. Цилиндры в блоке цилиндров могут являться как частью отливки блока цилиндров, так и быть отдельными сменными втулками, которые могут быть «мокрыми» или «сухими». Помимо образующей части двигателя, блок цилиндров несет дополнительные функции, такие как основа системы смазки — по отверстиям в блоке цилиндров масло под давлением подается к местам смазки, а в двигателях жидкостного охлаждения основа системы охлаждения — по аналогичным отверстиям жидкость циркулирует по блоку цилиндров.

Внутренний диаметр 150 мм  стенки внутренней полости цилиндра служит также направляющими для поршня при его перемещениях между крайними положениями.

Цилиндр работает в условиях переменных давлений в надпорш-невой полости. Внутренние стенки его соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500—2500°С. К тому же средняя скорость скольжения поршневого комплекта по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает 12— 15 м/сек при недостаточной смазке. Поэтому материал, употребляемый для изготовления цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок повышенной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии), уменьшающих срок службы цилиндров (Износ цилиндров автомобильных двигателей является следствием комплексного воздействия на стенки многочисленных физических и химических быстротекущих процессов, которые по характеру проявления разделяются на три основных вида износа: эрозивный, возникающий вследствие механического истирания, схватывания и других разрушающих процессов при непосредственном контакте металлических трущихся поверхностей; коррозионный, возникающий при всякого рода окислительных процессах на поверхностях трения; абразивный, вызывающий разрушение поверхностей трения при наличии между ними твердых или, как говорят, абразивных частичек, в том числе и продуктов износа). Материалы, применяемые для изготовления цилиндров, должны обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

В соответствии с этими требованиями в качестве основного материала  для цилиндров применяют перлитный  серый чугун с небольшими добавками  легирующих элементов (никель, хром и  др.). Применяют также высоколегированный чугун, сталь, магниевые и алюминиевые  сплавы. Блоки, изготовленные из этих материалов, отнюдь не равноценны по своим  свойствам.

В соответствии со всеми требованиями выбираем для изготовления цилиндра материал  СЧ25.

 

 

1.2 Анализ материала 

Марка: СЧ25

Классификация: Чугун серый

Применение: для изготовления отливок

Таблица 1 - Химический состав, %

C	Si	Mn	S	P
			не более
3,3-3,4	1,4-2,2	0,7-1	0,15	0,2

Таблица 2– Механические свойства СЧ 21

Состояние поставки, режим  термообработки	Сечение, мм	σт	σв	δs	ψ	HB
		Мпа		%
		Не менее				Не более
Отливки	-	-	220	-	-	156-260

Таблица 3- Физические свойства СЧ 21

T, град	Е 10-5, МПа	α 106, 1/Град	λ, Вт/(м*град)	ρ, кг/м3	С, Дж/(кг*град)
20	1		50	7200
100		10			500

 

Свариваемость :

без ограничений- сварка производится без подогрева и без последующей термообработки

ограниченно свариваемая - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке

трудносвариваемая - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки

1.3 Анализ чертежа 

Чертеж выполнен по всем стандартам . Для анализа чертежа выбираем две наиболее точные поверхности .

1.Наружная цилиндрическая поверхность  диаметром 165 мм имеющая девятый  квалитет точности и шероховатостью  равной 2.5 мкм  . Эта поверхность служит для установки цилиндра двигателя в блок цилиндров .

2. Внутренняя часть цилиндра  диаметром 150 мм имеющая 7 квалитет  точности шероховатостью равной 2.5 мкм  . Эта деталь имеет такой высокий квалитет точности так как служит исполнительной поверхностью .

Исполнительные поверхности  – это поверхности, с помощью  которых деталь выполняет свое служебное  назначение

 

                2.Выбор вариантов исходной заготовки.

1.Отливка, полученная литьем под давлением . Получаемый квалитет точности у такой заготовки – 9-12, а величина шероховатости Rz=20 мкм.

2.отливка, полученная литьем  в кокиль. Получаемый квалитет  точности у такой заготовки  – 12-14, а величина шероховатости  Rz=200 мкм.

 

 

 

Выбираем литье под давление так как получаем заготовку с  наименьшей шероховатостью равной Rz=20 мкм .

 

 

 

3.Назначение маршрута обработки детали.

В качестве анализируемых поверхностей выбираем две разноименные поверхности, обладающие максимальной точностью. Такими поверхностями являются:

1. Наружная цилиндрическая поверхность диаметром Ø 150 мм, выполненная по 7 квалитету точности Ra=0.65  _.
2. Внешняя цилиндрическая поверхность диаметром Ø 165 мм, выполненная по 9 квалитету точности  Ra=2.5 _.
1. Маршрут обработки отверстия Ø 150 мм

 

Способ обработки	Квалитет	Шероховатость
Заготовительная	14	Rz=20 мкм
Растачивание черновое	13-11	Rа=25-6,3 мкм
Растачивание чистовое	10-8	Rа=6,3-0.4 мкм
Хонингование	7-5	Rа=1,6-0,2 мкм

 

 

2.Маршрут обработки наружной цилиндрической поверхности Ø 165 мм

 

Способ обработки	Квалитет	Шероховатость
Заготовительная	12-9	Rz=20 мкм
Точение черновое	11-10	Rа=6,3-3.2 мкм
Точение чистовое	7-9	Rа=3.2-1.6 мкм

 

 

4.Расчет припусков на механическую обработку.

Маршрут №1 Ø150

Технологические переходы	Элементы припуска, мкм			Расчетный припуск мкм	Расчетный диамет	Допуск, мкм	Операционные размеры, мм		Предельные припуски, мкм
	Rz	T	ƿ	2Zmin		ᵟ	dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	20	140	170	660	149.783	400	149.383	149.783
Расстачивание черновое	50	50	8.5	477	149.972	160	149.812	149.972	570	789
Расстачивание чистовое	20	25	-	350	150.004	62	149.95	150.012	40	138
Хонингование	5	5	-	280	150.012	20	149.992	150.032	17	26
∑									627	953

_P=

_{=ᵟ=(0.6+0.16)/2=0.38}

 

₌₂₀   T=140

 

_{=2(20+140+)= 477 мкм}

 

_{=2(20+25+)=350 мкм}

=150.004-0.032=149.972

=149.972-0.189=149.783

 

_{Чистовое:}

_{=150.004-149.972=40мкм}

_{=150-149.862=0.977=0.138 мкм}

 

₌₇₈₉

₌₅₇₀

 

_{Расчет  припусков маршрут  №2} Ø165

Технологические переходы	Элементы припуска, мкм			Расчетный припуск мкм	Расчетный диамет	Допуск, мкм	Операционные размеры, мм		Предельные припуски, мкм
	Rz	T	ƿ	2Zmin		ᵟ	dmin	dmax	2Zmin	2Zmax
Заготовка	20	140	170		163.09	600	162.69	163.09
Точение черновое	100	100	8,5	800	164.93	190	164.77	164.93	1003	1333
Точение чистовое	30	30	-	360	165.062	92	165	165.06	97	98
∑									1100	1431

 

_P=

_{=ᵟ=(0.6+0.16)/2=0.38}

 

₌₂₀   T=140

 

_{=2(20+140+)= 800 мкм}

 

_{=2(50+)=360 мкм}

=165.062-0.132=164.93

=164.93-1.84=163.09

 

_{Чистовое:}

_{=165.062-164.093=0.969=97мкм}

_{=165-164.023=0.977=98 мкм}

 

_{=164.093-163.09=1.003=1003мкм}

_{=164.023-162.69=1.333=1333мкм}

 

 

5. Расчет режимов резания.

Точение черновое : т=0.5-2.0 мм

Точение  чистовое : т=0.1-04. Мм

Скорость резания :

Скорость резания определяется по формуле:

 

,

где – общий поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки;

- коэффициент,  учитывающий свойства обрабатываемого  материала;

-коэффициент учитывающий свойства инструментального материала;