Обоснование выбора и принципа структурирования операций

Разработка технологического процесса восстановления детали является многовариантной задачей, так как её решение связано с необходимостью учета большого числа технических и организационно-технических факторов. И задача эта значительно более сложная по сравнению с аналогичной на изготовление детали.

Такая оценка обусловлена тем, что восстанавливаемая деталь – это специфичная «многоликая» заготовка с более высокой степенью неоднородного состояния в сравнении с заготовкой на стадии изготовления детали. Она аккумулирует в себе:

1) Технологическую наследственность, приобретенную на стадии изготовления;

2) Эксплуатационную наследственность, соединяющую в себе:

- совокупность изменений технологической наследственности (эволюционные изменения структуры материала под воздействием упругопластической деформации и межкристаллитной коррозии, перераспределения остаточных напряжений и пр.);

- сочетание появившихся дефектов, инициированных процессами изнашивания и разрушений усталостного, коррозионного, вследствие теплосмен и пр. видов.

В зависимости от сочетания, характера и количества дефектов в группах, а также оценки типа производства по каждому маршруту, в процессе разработки технологических процессов использовать соответствующие принципы структурирования операций: принцип концентрации и принцип дифференциации [2]

Для мелко- и среднесерийного производства целесообразно использовать принцип концентрации основных переходов на операциях (операции, емкие по числу переходов; применяемое оборудование- универсальное). Для крупносерийного и массового производства рекомендуется использовать принцип дифференциации операций (операции включают малое число основных переходов; предельное значение – один переход; применяемое оборудование специализированное, специальное).

Исходя из выше изложенных предложений необходимым первым этапом в процессе разработки технологических процессов является оценка тапа производства.

В данной курсовой работе предусмотрен годовой ожидаемый объём заказов на восстановление в объеме 200 блоков цилиндров – ориентация на мелко- и среднесерийные производства, что примерно отражает современный уровень запасов на услуги в сфере технического сервиса в АПК по восстановлению деталей. Оценка типа производства с использованием количественных критериев возможна лишь для действующего производства.[2]

На стадии проектирования технологических процессов восстановления деталей для определенного типа производства использованы ориентировочные экспертные оценки на основе ожидаемых объемов заказов и предшествующего опыта производственной деятельности. Исходя из ожидаемого годового объема заказов на восстановление блоков, равного 200 шт., оцениваем тип производства как среднесерийный.

Для среднесерийного производства при разработке целесообразно использовать принцип структурирования операций по принципу концентрации основных переходов на операциях.

(2) 3.1 Обоснование выбора рациональных и оптимальных способов восстановления блока цилиндров КАМАЗ-740

В данной курсовой работе, выполнено обоснование выбора оптимального способа восстановления по дефекту 5 «износ поверхности под вкладыши коренных подшипников» с ориентацией на восстановление до нормального размера.

Обоснование выбора оптимального способа восстановления блока цилиндров КАМАЗ-740 выполнены по рекомендациям источников [2,3]. Используя критериальный подход (по трем критериям) с учетом требований ремонтного чертежа, разработанного в разделе 2.

На первом этапе по технологическому критерию оцениваем комплекс факторов, определяющих выбор и назначаем несколько (не менее двух) альтернативных из числа известных рациональных способов восстановления для дефектного конструктивного элемента детали. При этом приемлемость рациональных способов определяется с учетом:

- конструктивно-технологических особенностей детали (спецификой базирования, доступностью воздействия рабочим инструментом на восстанавливаемую поверхность).

Блок цилиндров имеет ровные и достаточные по площади поверхности и отверстия, которые можно использовать в качестве технологических баз; восстанавливаемые отверстия имеют возможность для воздействия рабочим инструментом.

- состоянием общей геометрии (возможно коробление, нарушение формы и взаимного расположения поверхностей).

- составом и структурными свойствами материала детали (материал блока цилиндров – чугун марки СЧ25 - хорошо обрабатывается резанием, плохо сваривается).

- характером и величиной износа (износ отверстий под вкладыши не равномерный и имеет овальную выработку. Нормальный размер отверстия при изготовлении составляет 100^+0,021.

- возможностей известных способов восстановления

Износ и несоосность отверстий коренных подшипников блока цилиндров устраняют: расточкой на увеличенные ремонтные размеры с последующей установкой вкладышей увеличенного наружного диаметра; нанесением на изношенные поверхности состава на основе эпоксидных смол, используя в качестве наполнителя порошки, хорошо проводящие тепло (стальные, алюминиевые), с последующей расточкой после отверждения на чертежный размер; постановкой под вкладыши чертежного наружного размера ремонтных чугунных или стальных полуколец собственного изготовления; расточкой с последующей электроконтактной приваркой ленты и вновь расточкой на чертежный размер; наплавкой поверхностей гнезд малоуглеродистыми или на никелевой основе электродами с последующей расточкой чертежный размер и др.[3]

При наличии повреждений отдельных гнезд коренных подшипников ремонту подвергаются только они. В этом случае поврежденное гнездо растачивают и полуокружность в блоке наплавляют электродуговой или газовой наплавкой. Чаще всего применяют газовую наплавку латунью Л-63. Наплавленный слой меди или латуни хорошо обрабатывается лезвийным инструментом, но его твердость ниже твердости чугуна. Наплавка латуни на поверхность детали без её подогрева может привести к образованию трещин, поэтому поверхность вблизи изношенной опоры подогревают до 500..700 [6].

С учетом обозначенных факторов целесообразно остановиться на следующих альтернативных способах восстановления:

1) Расточка в ремонтный размер

2) Ручная наплавка (в среде аргона)

3) Электроконтактная приварка стальной ленты

На втором этапе по техническому критерию осуществляетсяпроцедура отбора рациональных способов из принятых в качестве альтернативных, пользуясь коэффициентом долговечности Кд.

                                                 К_д= Т_в/ Т_н,                                                                             (1)

 где Т_в- ресурс восстанавливаемой поверхности детали; Т_н - ресурс восстанавливаемой поверхности детали в новом состоянии.

Коэффициент долговечности является функцией трех переменных:

                                       К_д= f (К _{u ,} К_в, К_сц),                                  (2)

где К _{u ,} К_в, К_сц – соответственно коэффициенты – аргументы износостойкости, выносливости, и сцепляемости применительно к оценке ресурса конструктивных элементов деталей машин.

Численные значения коэффициентов-аргументов определяется на основании стендовых и экспуатационных испытаний новых и восстановленных деталей. Примерные их значения для наиболее широко применяемых способов представлены в [3,c.263,264].

При выборе способа наплавки применительно к деталям, испытывающим в процессе работы значительные динамические нагрузки, численные значения коэффициента долговечности определяется только коэффициентом выносливости[3].

Определяем коэффициенты долговечности для выбранных способов:

1) Расточка в ремонтный размер:

К_д= f (К _{u ,} К_в, К_сц)= f (1;1;1) принимаем К_д1 = 1

2) Ручная наплавка поверхностей гнезд:

К_д2= f (К _{u ,} К_в, К_сц)= f (0,9…1,1;0,8;1), принимаем К_д2=0,8 (по выносливости).

3) Электроконтактная приварка стальной ленты:

К_д3= f (К _{u ,} К_в, К_сц)= f (0,9…1,1; 0,8; 0,8…0,9), принимаем К_д3=0,8 (по выносливости).

Коэффициент долговечности характеризует надежность восстановленной детали, к дальнейшему анализу принимают те способы которые обеспечивают К_д не менее 0,8.

Таким образом, по второму критерию (критерию долговечности), полученные значения К_д позволяют отнести к рациональным все альтернативные способы, т.к. все они обеспечивают К_д не менее 0,8.

    Принимаем способ № 1 в качестве оптимального по дефекту №5.

По остальным дефектам определен свободный выбор способов восстановления из числа альтернативных (т.е. выбранных по технологическому критерию) в процессе моделирования виртуальных ситуаций производственных условий и уровня технологического оснащения предприятий (цехов, участков) восстановления деталей машин.

С учетом выводов по анализу технологического критерия, проведенного выше, составим перечень способов восстановления (в составе одного оптимального и остальных рациональных по всем дефектам на маршрут):

- для устранения дефекта № 1 трещины и пробоины в стенках водяной рубашки в качестве рациональных принимаем способы заделки трещин и пробоин эпоксидным составом либо заваркой специальной электродной проволокой ПАНЧ-11. Из них оптимальным является способ заварки трещин специальной электродной проволокой ПАНЧ-11 из-за более высокого коэффициента долговечности К_{д .}[7]

-для устранения дефекта №2 износ опорных буртов под гильзы цилиндров в качестве рационального принимаем способ растачивания до ремонтных размеров. В качестве альтернативного способа принимаем способ электроискровой наплавки. [3,13].