Разработать технологический процесс ремонта выпускного клапана автомобиля «ЯМЗ-236»

  Введение

      Автомобильный транспорт занимает ведущее положение в удовлетворении постоянно растущих потребностей народного хозяйства нашей страны в перевозках пассажиров и грузов . В решении задач дальнейшего развития автомобильного транспорта , решающая роль принадлежит инженерно-техническим работникам , занимающимся ТОиРА. При работе детали автомобилей изнашиваются , возникают различные неисправности , эксплуатационные качества автомобиля ухудшаются . Через определенное время техническое состояние автомобиля достигает предельного, при котором нарушается его работоспособность . В результате этого его дальнейшая эксплуатация становится невозможной или экономически нецелесообразной . Для восстановления работоспособности с сохранением эксплуатационных показателей в течении требуемого промежутка времени автомобили  (агрегаты) капитально ремонтируют .  При КР автомобиль (агрегаты) полностью разбирают , заменяют или ремонтируют любые детали , включая базовые , собирают , испытывают и регулируют .  В процессе эксплуатации автомобиля его рабочие свойства постепенно ухудшаются из-за износившихся деталей , а также коррозии и усталости метала , из которого они изготовлены. В автомобиле появляются отказы и неисправности , которые устраняют при ТО и Р. Ремонт представляет собой комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изделий и их составных частей .

         Необходимость и целесообразность  ремонта автомобилей обусловлены  прежде всего неравно прочностью их составных частей . Известно , что создать равнопрочный автомобиль , все детали которого изнашивались бы равномерно и имели бы одинаковый срок службы , невозможно. Поэтому в процессе эксплуатации автомобили проходят на АТП периодическое ТО и при необходимости ТР , которые осуществляются путем замены отдельных деталей и агрегатов. Это позволяет поддерживать автомобили в технически исправном состоянии.ТР должен обеспечивать гарантированную работоспособность автомобиля на пробеге до очередного планового ремонта , причем этот пробег должен быть не менее пробега до очередного ТО-2. В случае возникновения отказов выполняют неплановый ТР , при котором заменяют или восстанавливают детали и сборочные единицы в объеме , определяемом техническим состоянием автомобиля. Основным источником экономической эффективности КР автомобилей является использование остаточного ресурса их деталей. Около 70-75% деталей автомобилей , поступивших в КР , могут быть использованы повторно либо без  ремонта , либо после небольшого ремонтного воздействия.

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.01.001.ПЗ

Лист

4

 Организации  ремонта автомобилей в нашей  стране постоянно уделялось много  внимания. В первые годы советской  власти автомобильный парк в  нашей стране состоял всего из нескольких тысяч автомобилей , главным образом иностранного производства. Для организации производства автомобилей в молодой советской республике не было ни материальной базы, ни опыта , ни подготовленных кадров , поэтому развитие авторемонтного производства исторически определило развитие отечественного автомобилестроения Современное автотранспортное производства в настоящие время пришло в упадок. Создание крупных  АРЗ и их совершенствование на сегодняшний день

Экономически  не целесообразно. На сегодняшний день начали развиваться мелкие АТП и СТО, производящие ТО и ремонт автомобиля. В результате отсутствия специального оборудование резко снижается качество капитального ремонта авто и агрегатов.

 Целью курсового  проекта является разработка технологического процесса ремонта клапана выпускного, двигателя ЯМЗ-236.Разработать приспособления для завершения клапанов при хромировании.  

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.01.002.ПЗ

Лист

5

             2.1 Описание конструктивных особенностей и условий     работы    деталей.

Клапаны относится  к деталям ГРМ механизма. Механизм газораспределения служит для открытия и закрытия клапанов, обеспечивая наполнения цилиндров двигателя горючей смесью, выпуск отработавших газов и надежную изоляцию камеры сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода. Клапан состоит из плоской головки и стержня, плавный переход от головки к стержню повышает отвод тепла от головки делает его более прочным и улучшает обтекание головки клапана газами. Стержень клапана в процессе работы смазывается маслом.

- Класс детали: «круглые стержни с васоной  поверхностью» 

- Выпускного  клапана двигателя ЯМЗ-236 головка  изготавливается из стали   4X14X14B2M, а наконечник стержня из стали 40XH.

- Твердость  головки после закалки HRC 25-30 и торца HRC 50-57.

- Шероховатость  выпускного клапана рабочей фаски  должна соответствовать 0,63мкм,  стержень клапана 0,32 (0,16) мкм.

- Базовой поверхности  детали клапана является стержень

- Характер износа: равномерный

- Характер нагрузок : клапан подвергается периодическим  нагрузкам от сил давления  газов и инерция движущихся  масс.

- Характер деформации: изгиб, износ, выгорание,  коробление.

КП.1705.43.15.02.001.ПЗ

Изм

Лист

 № докум.

   Подп.

 Дата

  Разраб.

Машин Д.

Технологическая часть

 Литера

      Лист

  Листов

   Пров.

 Морозов

У

6

   16

ХПК

 Н.Контр

Морозов

    Утв.

2.4 Описание дефектов и причины их появления

Дефекты возникающие  у клапана- нарушение целостности (трещины, обломы, разрывы,) несаостность формы  (изгиб, скручивание, вмятины) и размеров детали. Причины нарушения  целостности (механические повреждения) деталей – это превышение допустимых нагрузок в процессе эксплуатации которые воздействуют на деталь или из-за усталости материала детали которые работают в условиях циклических знакопеременных или ударных нагрузок.

   Физико-механические  свойства материала поверхности  детали изменяются вследствие нагрева их в процессе работы или износа упрочненного поверхностного слоя и выражается в снижение твердости. Нарушение целостности поверхности деталей вызывается коррозионными или кавитационными  повреждениями. Также дефекты могут возникать из-за неправильного подбора материала, термической обработки, неправильной твердости.

Дефект 1: Износ  стержня клапана.

Появляется  в результате нарушения технического процесса изготовление детали в результате ударных и динамических нагрузок, переносов при сборке, неправильной эксплуатации автомобилей.

       Дефект 2: Износ рабочей фаски  головки клапана.

 Появляется  в результате нарушения технического  процесса изготовления детали, переносов  при сборке, нарушения теплового  зазора, химического износа.     

2.5 Способы  восстановления дефектов.

Дефект 1: Износ  стержня клапана.

Возможные способы  устранения:

1. Восстанавливают шлифованием под ремонтный размер.
2. Хромирование.
3. Осталивание с последующим шлифованием под номинальный размер.
4. Электра- дуговая наплавка под флюсом с последующим шлифованием под ремонтный размер.
5. вибродуговая наплавка.
6. плазменное напыление.  

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.005.ПЗ

Лист

10

Дефект 2: Износ  рабочей головки клапана.

Возможные способы устранения:

1. Шлифование фаски.
2. Притирка.
3. Электра – дуговая наплавка под флюсом с последующим шлифовании фаски.

2.6 Выбор  рациональных способов восстановления.

. Курсовым проектом  принимаем выбрать способ хромирования  для дефекта износа стержня клапана. Хромирование обеспечивает устойчивость в отношении химических и температурных воздействий, и сочетается с красивым внешним видом. Имеет низкий кофецент трения, высокую прочность и возможность последующей обработки.

Технологический процесс восстановления износа стержня клапана: Подготовку детали к хромированию, термическая обработка после хромирования, шлифование. Подготовка детали включает в себя: одоление грязи, обезжиривание любым растворам. Хромирование: электролит следующего состава, Cr O³ 200-300, SrSO⁴-5.5, K₂SiF₆-19, плотность тока 60 А\Дм², температура электролита 55-65 ⁰С. Такой состав обеспечивает: скорость осаждения выше, хорошая рассеивающая способности, меньшая чувствительность к загрязнению электролита железом, меди и другими металлами. После хромирования проводят термическую обработку. Термическая обработка заключается в нагревании деталей в печи при температуре 150-200⁰ в течении 1-2 час. Эту операцию выполняют для удаления водорода из хромового покрытия  и устранении  хрупкости  детали. Шлифования хромированного клапана следует проводить электрокорундовым шлифовальным кругом. При режиме скорость резания 30-35 м\с, поперечная подача 0,002-0,005 мм, продольная подача 2-10 мм\об.

Для устранения износа рабочей фаски головки  клапана рационально использовать метод восстановления шлифование фаски. Так как у клапана головка имеет твердость HRC 25-30 можно применять токарную обработку резцами с пластинками из твердого сплава. Обработку ведут на пониженных режимах резания, скорость резания 60-80 м\мин, глубина небольше 0,1мм, а подача 0,01мм\об

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.006.ПЗ

Лист

11

                                     2.7 Выбор размера партии.

Кратность ремонта:

                                         шт.        [4:с14]                   (2.1)

         где: - производственная программа (3000)

               - число деталей в автомобиле (12)

              - маршрутный коэффициент ремонта (0,2)

                - коэффициент ремонта (0,4) 

Принимаем  х=60 шт. при четырех постах.

2.8 Выбор  установочных баз.

При ремонте  выпускного клапана ЯМЗ-236 используют следующие базовые поверхности. Базовой поверхности для ремонта  фаски является стержень клапана, а  для ремонта стержня клапана  является межцентровый шлифовальный станок.  

2.9 Выбор  режима обработки.

Операционная  карта.

                                                                                                      Таблица 2.1

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.007.ПЗ

Лист

12

                                                                             Продолжение  Табл. 2.1

2.10. Расчет технических норм времени

Исходные данные:

1. Деталь- клапан выпускной двигателя ЯМЗ-236
2. Материал- Головка клапана сталь 4Х14Х14В2М, стержень сталь 40ХH
3. Твердость- головка HRC 25-30, стержень HRC 50-57
4. Масса детали менее 10 кг.

    Операция II. гальваническая

1. Определяем основное время.

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.008.ПЗ

Лист

13

Где: - толщина слоя покрытия мм. (0,2)

        - плотность осаждаемого металла г/см³ (6,9)

        D_k- катодная плотность тока А/дм²  (70)

        С-  электрохимический эквалент г/Ач (0,324)

        - выход металла по току % (14)  

2. Подготовительно- заключительное время составляет 50% от основного времени и будет примерно составлять 2,15 ч.

Операция IV. Шлифовальная.

Переход 1.

1. Определяем режим резания.

Поперечная  подача- t=0,005 мм.    [6:120:86]

Продольная подача-           [6:120:87]

Ширина круга- В_к=30мм.

Где: В_к -Ширина круга

       - Продольная подача

                                            мм\об                               

Определяем  припуск на обработку.

Рассчитываем  число проходов.

                         (2.5)

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.009.ПЗ

Лист

14

 Определяем число оборотов.

Где: V-окружная скорость детали (10) [6:122]

        d- диаметр детали

Выбираем ближайшее  к расточку число оборотов для  станка 3180

   n=294 об\мин

Определяем  врезание и пробег. y+y₂=3 мм. [6:124:91 ]

                                        L=90+3=93 мм                            (2.7)

2. Рассчитываем основное время.

3. Определяем вспомогательное время.

T_В=0,7+1,6+0,06=2,36 мин.         (2.9)

Переход 2:

1. Назначаем  режим резания.

                Поперечная подача- t=0,005 мм.  

Продольная  подача-          

   Скорость  резания V=10

Определяем  продольную подачу

Определяем  припуск на обработку.

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.010.ПЗ

Лист

15

Определяем  число проходов

Определяем  число оборотов.

Выбираем ближайшее к расточку число оборотов для  станка 3180

   n=294 об\мин

2. Рассчитываем основное время.

3. Определяем вспомогательное время.

T_В=1,6+0,54=2,14 мин.         (2.15)

III. Определяем основное время на всю операцию.

IV. Определяем вспомогательное время на операцию.

                             Т_в=2,36+2,14=4,50 мин.                                    (2.17)

V. Определяем оперативное время

                           Т_оп=Т_о+Т_в=0,69+4,50=5,19 мин.                          (2.18)

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.011.ПЗ

Лист

16

VI. Определяем дополнительное время.

Где: К- процент  дополнительного времени

VII. Т_п.з.=9 мин.

VIII. Определяем норму времени.

Где: Т_о- основное время

        Т_В- вспомогательное время

        Т_доп- дополнительное время

Операция V. Шлифовальная.

1. Определяем режим резания.

              Поперечная подача- t=0,028 мм.  

Продольная  подача-          

Ширина круга- В_к=30мм.

                                            мм\об                               

Определяем  припуск на обработку.

Рассчитываем  число проходов.

                         (2.23)

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.012.ПЗ

Лист

17

Определяем  число оборотов.

Выбираем ближайшее  к расточку число оборотов для  станка 3151

   n=75 об\мин

Определяем  врезание и пробег. y+y₂=3 мм. [6:124:91 ]

                                        L=5+3=8 мм                            (2.25)

  2.  Рассчитываем основное время.

   3. Определяем вспомогательное время.

T_В=0,7+1,6+0,12=2,42 мин.         (2.27)

Переход 2:

1. Назначаем  режим резания.

                 Поперечная подача- t=0,005 мм.  

Продольная  подача-          

   Скорость  резания V=15

Определяем  продольную подачу

Определяем  припуск на обработку.

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.013.ПЗ

Лист

18

Определяем  число проходов

Определяем  число оборотов.

Выбираем ближайшее  к расточку число оборотов для  станка 3151

   n=75 об\мин

2. Рассчитываем  основное время.

3. Определяем  вспомогательное время.

T_В=1,6+0,54=2,14 мин.         (2.33)

III. Определяем основное время на всю операцию.

IV. Определяем вспомогательное время на операцию.

                             Т_в=2,42+2,14=4,56 мин.                                     (2.35)

V. Определяем оперативное время

                           Т_оп=Т_о+Т_в=0,33+4,56=4,86 мин.                          (2.36)

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.014.ПЗ

Лист

19

VI. Определяем дополнительное время.

VII. Т_п.з.=9 мин.

VIII. Определяем норму времени.

2.11 Обоснование выборка оборудования и приспособления.

Операция II. Гальваническая.

Для проведения данной операции используется ванна для хромирования.

Операция III. Термическая.

Для проведения данной операции используется камерная электрическая

   печь H-45.

Технические характеристики. H-45.

1. Наибольшая рабочая температура 950⁰
2. Производительность 200 кг\г
3. Установленная мощность кВт. 45
4. Габаритные размеры, мм 2250х2050.
5. Занимаемая площадь пола, м² 4,6.

Операция IV. Шлифовальная.

Для выполнения данной операции предлагается использовать бесцентрово-шлифовальный станок 3180.

Технические характеристики. 3180.

1. Наименьший и наибольший диаметр шлифования, мм -5-75.
2. Диаметр шлифовального круга, мм:

а) наименьший-390

б) наибольший-500

3. Наибольшая  ширина шлифовального круга, мм: 150

4. Число оборотов  шлифовального круга в минуту  об\мин, 1200

5. Наибольшее перемещения балки ведущего круга мм:

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.015.ПЗ

Лист

20

       а) без солазок-80

       б) с салазками-100

6. Наибольший  угол поворота головки шпинделя  ведущего круга, град-6

7. Диаметр ведущего  круга, мм

       а) наименьший-260

       б) наибольший-300

8. Наибольшая  ширина ведущего круга, мм-150

9. Число оборотов  шпинделя ведущего круга в  минуту, об\мин:

    а)  при механическом приводе: 13;16;22;29;39;52;70;94;126;166;212;294

    б)  при гидравлическом приводе (бесступенчатое  регулировании) 

         25;225.

10. Мощность  электродвигателя, кВт. 12

11. Габаритные  размеры, мм -2265х1650х1620

12. Масса станка, кг 3250.

Операция V. Шлифовальная.

 Для выполнения  данной операции используется станок 3151.

Технические характеристики.3151.

1. Высота центров мм 125
2. Наибольшее расстояния между центрами мм 750
3. Наибольший диаметр шлифования, мм 150
4. Наибольшая длина шлифования мм, 750
5. Наибольший диаметр шлифовального круга мм, 600
6. Количество скоростей 3
7. Число оборотов шпинделя в минуту 75; 150;300.
8. Пределы скоростей продольного хода стола 0,8-10 м\мин
9. Мощность электродвигателя кВт. 5,8

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.02.016.ПЗ

Лист

21

1. Описание выбора приспособления.

При ремонте  выпускного клапана двигателя ЯМЗ-236, при дефекте «износа стержня  клапана» лучше всего использовать приспособления для хромирования клапанов. Достоинство над подобными приспособлениями легко разработать подвеску для хромирования нежели чем осталивания.

Спомощью  этого  приспособления можно одновременно несколько десятков клапанов хромировать. Хромирование получило широкое распространения как для восстановления декоративных и противакаразионных целей. Преимущество: электрический хром- металл серебристо белого цвета с высокой микротвердостью 400-1200 ми\м², устойчивостью в отношении химических и температурных воздействий, и сочетается с красивым внешним видом. Недостатки: низкий выход металла по току 8-42%, небольшая скорость отложения осадков (0,03 мм\ч).

2. Описание конструкции принцип действия приспособления.

Приспособления  для хромирования (рис 1) состоит из:1-болт, 2-гайка, 3-подвесной крюк, 4-пластина, 5-пластина под клапан, 6-втулка, 7-пластина, 8-стойка, 9-болт, 10-пластина, 11-шайба. 

Хромируемые детали крепят на катоде. Электрический ток  подводят к электродам специальными латунными штангами, укрепленными на изоляторах. При электролизе обильно  выделяется водород, который разбрызгивает  электролит, образуя туман, вредные для человека. Происходит налипания метала на поверхность детали.

Технологический процесс: детали подлежащие восстановлению поступают на гальванический участок партиями согласно технологическим маршрутам. Детали, у которых требуется восстановить декоративные и антикаразионые покрытия, поступают на гальванический участок со склада деталей, ожидавших восстановления. Детали у которых требуется востоновить размеры, поступают на гальванический участок со слесарно-механического участка, где они были подвергнуты шлифованию для получения правильной геометрической формы.

КП.1705.43.15.03.001.ПЗ

Изм

Лист

 № докум.

   Подп.

 Дата

  Разраб.

Машин Д.

Конструктивная  часть.

 Литера

      Лист

  Листов

Пров.

 Морозов.

У

22

ХПК

Н.Контр

    Утв.

3.3 Расчет деталей приспособления на прочность

  Так как  на детали приспособления при  гальваники действует не 

значительные  нагрузки в пределах 10 кг. То расчет деталей приспособления на прочность  вести нецелесообразно, все размеры  детали приспособления выбираются конструктивны. 

3.4. Краткая технология изготовления деталей

                                            приспособления.

Приспособления  состоит из: деталь 1-болт, выполнена  из стали 20 ГОСТ 1050-60. Берется шестигранник, обтачивается на токарном станке и нарезается резьбу леркой. 2-гайка, выполнена из стали 20 ГОСТ 1050-60,берется шестеграник обтачивается на токарном станке и нарезаем резьбу метчиком. 3-подвесной крюк выполнена из проволоки Ст3 ГОСТ 380-70 путем слесарных работ выгнуть как крюк. 4-пластина выполнена из стали 20 ГОСТ 1050-60, берется лист железа толщенной 7 мм вырезаем прямоугольник внем через определенное расстояние путем настольно сверлийным станком сверлим отверстие и нарезаем резьбу метчиком. 5-пластина под клапан изготовлена из стали 20 ГОСТ 1050-60, берется лист железа толщенной 5 мм, на отрубном станке вырубаем прямоугольник. На сверлийном станке сверлим отверстия не до конца чтобы оставался угол 45⁰. 6-втулка изготавливается из эбонита на токарном станке изготавливается корпус втулки, отверстие втулки сверлится на сверлийном станке. 7-анод из стали 20 ГОСТ 1050-60, выполняется литьем, заливается в форму , потом сверлийным станком сверлится отверстия. 8-стойка выполнена из стали 20 ГОСТ 1050-60, берется круглый металл сночало на сверлийном станке просверливаем, а потом на токарном станке вытачивается корпус детали. 9-болт выполнена из стали 20 ГОСТ 1050-60, берется шестеграник, обтачивается на токарном станке и нарезаем резьбу леркой. 10-пластина выполнена из стали 20 ГОСТ 1050-60, берется листовое железо толщенной 7мм, и на отрубном станке вырезаем прямоугольник . 11-шайба берется стандартная.        

Изм

Лист

   № докум.

Подп.

Дата

КП.1705.43.15.03.002.ПЗ

Лист

24