Совершенствование технологии восстановления шатунов двигателя ЯМЗ-236

      Операция 60. Расточка. Расточить нижнюю головку  шатуна, обеспечив припуск.

      Операция 65. Хонинговальная. Хонинговать нижнюю головку шатуна до номинального размера.

      

                   1.4 Технологический процесс восстановления детали 

         1.4.1 Расчет режимов осталивания  (Операция 025. Гальваническая)

      Режим анодного травления и состав раствора принимаем по табл. 256 [4]:

- серная  кислота (плотность 1,84) 200 мл³/л;

- фосфорная  кислота (плотность 1,7) 800 мл³/л;

- плотность  тока 8/2 А/дм²;

- температура  раствора 15-30ºС.

      Продолжительность травления 5-7 мин. Состав раствора для  осталивания и режимы электролиза  принимаем по табл. 257 [4]:

      - хлористое железо (FeCl₂ · H₂O) – 450-500 г/л;

      - соляная кислота (HCl) 0,5-0,8 г/л;

      - хлористый натрий (NaCl) – 100 г/л;

      - хлористый марганец (MnCl · 4 H₂O) – 10 г/л;

      - плотность электролита – 1,23 г/см³;

      - температура – 60-80ºС;

      - плотность тока – 10-60 А/дм².

      Подготовка  деталей к покрытию состоит из металлической обработки, обезжиривания  и декалирования. В зависимости  от назначения покрытия применяется  соответствующий способ металлической  обработки. Так как покрытие применяется  для восстановления размеров изношенных поверхностей, то эти поверхности необходимо шлифовать для придания им требуемой геометрической формы и чистоты поверхности.

      Применяем электрохимическое обезжиривание  в горячем растворе.

      Состав  электролита для обезжиривания и условия обработки принимаем по табл. 11.6.4 [3]:

      - едкий натр – 10 г/л;

      - сода кальцинированная – 25 г/л;

      - жидкое стекло – 3 г/л;

      - температура раствора – 70-80ºС;

      

      - плотность тока – 5-10 А/дм²;

      - длительность обработки – 1-2 мин. (в том числе на катоде 1- 1,5 мин., на аноде 20-30 мин.).

      В основе технических расчетов  при осуществлении гальванических  процессов лежит закон Фарадея.  Масса металла q, откладывающаяся на катоде при электролизе, определяется по формуле: 

                                                   q=αITосж;                                                                  (1.1)

                                                   q=1,042·0,31·1,7=0,54г

где α-электрохимический  эквивалент, г/(А·ч); I-сила тока при электролизе, А;

Тосж – продолжительность электролиза, ч.

  Сила  тока при электролизе, определяется  по формуле:                                            

                                                     I=α/2Tосж;;                                                               (1.2)

                                                     I=1,042/2·1,7=0,31А

       В технологических расчетах в  зависимости от толщины наращиваемого  слоя определяют время (в часах)  процесса электоролиза (осажления  металла):

                                                      Тосж=1000γh/αήDk;                                                (1.3)

                                                      Тосж =1000·7,8·1,0/1,042·85·50=1,7ч

где Dk-катодная плотность тока, А/дм²; h-толщина слоя покрытия, мм; γ-плотность металла покрытия, г/cм³. Принимаем по табл.16.1 [2]  

        1.4.2 Расчет режимов растачивания (операция 040.Расточка)

    

     Обрабатываем отверстие нижней головки шатуна. Глубина резания t при черновой обработке равна или кратна припуску z на выполняемом технологическом переходе. При чистовой обработке (Ra<2,5) глубина резания принимается в пределах 0,1¸0,4 мм. После назначения глубины резания t=0,1 мм назначаем подачу из числа существующих в характеристике станка S=0,1 мм/об.

Скорость резания v рассчитывается по формуле:

                                          ,                                                                (1.4)

где С_v, m, x_v, y_v – коэффициенты и показатели степени, учитывающие условия обработки; Т – период стойкости режущего инструмента; K_v – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, которые не учтены при выборе C_v.

     Период  стойкости режущего инструмента  Т принимаем равным 60 минутам. Поправочный коэффициент K_v рассчитываем по формуле:

                                  ,                       (1.5)

где K_mv=1,67 – коэффициент, учитывающий механические свойства обрабатываемого материала; K_nv=1 – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; K_уv=1 коэффициент, учитывающий главный угол резца в плане; K_у1v=0,9 – коэффициент, учитывающий вспомогательный угол резца в плане; K_rv=1 – коэффициент, учитывающий радиус при вершине режущей части резца; K_qv=0,91 – коэффициент, учитывающий размеры державки резца; K_оv=1 – коэффициент, учитывающий вид обработки; K_uv=0,9 – коэффициент, учитывающий вид материала режущей части инструмента.

                                .

Определим скорость резания по формуле (1.4):

                                 м/мин.

По расчётному значению скорости резания определяется частота вращения шпинделя с закреплённым резцом:

                                 ,                                                                         (1.6)

где d_Д – диаметр детали (отверстия), мм.

                                 об./мин.

     Максимальная  частота вращения шпинделя станка равна 450 об./мин. Принимаем частоту вращения шпинделя, близкую к расчётной  n=350 об./мин.

     

      Тогда скорость обработки рассчитывается по формуле:

                                          ,                                                                     (1.7)

                                          м/мин.

     Рассчитанные  элементы режима резания необходимо проверить по мощности электродвигателя станка. Мощность резания определим по формуле:

                                           ,                                                                       (1.8)

где р_z – составляющая силы резания.

                                            ,                                 (1.9)

где С_рz, x_рz, y_рz, n_рz – коэффициенты и показатели степеней, учитывающие условия обработки; К_рz – поправочный коэффициент, учитывающий условия обработки, неучтённые коэффициентом С_рz.

                                           ,                               (1.10)

где К_Mрz=0,68 – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала; К_jрz=1 – коэффициент, учитывающий главный угол в плане режущей части инструмента; К_yрz=0,94 – коэффициент, учитывающий передний угол режущей части инструмента; К_pрz=1,1 – коэффициент, учитывающий угол наклона лезвия; К_Rрz=1 – коэффициент, учитывающий влияние радиуса при вершине резца.

                                             .

     Коэффициент К_Rрz не учитываем, т.к. сталь резца не быстрорежущая.

  Н – составляющая силы резания.

кВт – мощность резания.

Мощность  резания, приведённая к валу электродвигателя, должна быть равна или несколько меньше мощности электродвигателя станка.

     Условие выполняется: N_р<N_э

                                            0,27<3.

          1.4.3  Расчет режимов фрезерования (операция 050. Фрезерование)

 

      Минимальный припуск на фрезерование гребешков  плоскости разъема головки и  стержня шатуна принимаем по табл. 132 [6].

      При длине обрабатываемой поверхности  до 700 мм и ширине до 100 мм Ø=160 мм.

      Подача  на один зуб при фрезеровании уступов  дисковыми фрезами.

      Ø=100 мм, число зубьев z_об=22, глубина резания t=3 мм, ρ_z=0,15 мм/зуб;

      Минутную  подачу определяем по формуле 

      

,                                                                          (1.11)

      где - подача на один зуб фрезы, мм;

      Z_ф – число оборотов фрезы за минуту

      

,                                                                                                    (1.12)

      где - скорость резания, мм/мин;

       -диаметр фрезы, мм

      Скорость  резания

      

                                                                         (1.13)

      где А – постоянная величина, зависящая  от обрабатываемого металла, типии  фрезы, подачи на один зуб и т.п.;

         D – диаметр фрезы, мм;

         Т – стойкость  фрезы, мм;

         t – глубина резания;

         В – ширина фрезерования, мм;

         Z_v, m, X_v, Y_v, P_v, K_v – показатели степени;

         В = 41 мм, Т = 180 мм, t = 1.00 мм, А = 41, Z_v = 0.25,

         m = 0,2; Х_v = 0,3; Y_v = 0,2; P_v = 0,1; К_v = 0,1.

         

                              ;