Технологический процесс восстановления шатуна автомобиля ГАЗ-53

Введение:

Автомобильный транспорт имеет  огромное значение, так как обслуживает  все отрасли народного хозяйства – промышленность, сельское хозяйство, торговлю, строительство и т.д.Ежегодно увеличиваются перевозки пассажиров автобусами и легковыми автомобилями по внутригородским, пригородным и междугородным маршрутам. Непрерывно возрастает дальность перевозки грузов и пассажиров благодаря повышению эксплуатационных качеств автомобилей, улучшению существующих автомобильных дорог и постройке новых.

Автомобильная промышленность в зависимости  от назначения и приспособленности  к дорожным условиям выпускает автомобили различных типов. По назначению автомобили делятся на пассажирские, грузовые и специальные. Грузовые автомобили служат для перевозки различных грузов.

Автомобиль ГАЗ-53 средней грузоподъемности (4 т). Его выпускает Горьковский  автомобильный завод (ГАЗ). На автомобиле установлен четырехтактный  V-образный восьмицилиндровый карбюраторный двигатель, имеющий рабочий объем 4,25 дм ³, степень сжатия 6,7 и развивающий максимальную мощность 84,5 кВт (115 л. с.) при частоте вращения коленчатого вала 3200 об/мин. Наибольшая скорость движения автомобиля 80 – 86 км/ч.

На современных предприятиях машиностроения проектирование технологических процессов  изготовления деталей машин и  их сборки выполняют инженеры-технологи. Качество проекта зависит от возможностей технологического оборудования механические цехов, металлорежущего инструмента  и общепринятой последовательности выполнения различных операций. Разработка технолога должна быть грамотно оформлена  на специальных технологических  картах, регламентированных ГОСТами. Ошибки оформления приводят к сбою в работе всех служб предприятия, обеспечивающих снабжение и осуществляющих координирование деятельности как основных, так и вспомогательных цехов, занятых изготовлением и сборкой выпускаемых изделий.

В данном курсовом проекте приводится комплект документов, описывающих технологические  процессы механической обработки сборки. Качество разработки и соответствующее  оформление технологических документов характеризует техническую зрелость специалиста инженера-технолога.

 

 

1. Общая часть

1. Характеристика детали

Шатун соединяет поршень  с коленчатым валом. Он превращает возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Основными  частями шатуна (рис. 1) являются верхняя  головка 7 с запрессованной в нее  бронзовой втулкой 5, стержень 4 и  нижняя головка 9 с крышкой 10.

Шатун испытывает большие  нагрузки, меняющиеся по величине и  направлению. Он подвергается сжатию, изгибу и растяжению. Чтобы выдержать  такие нагрузки, шатун должен быть прочным, жестким и легким для  уменьшения сил инерции. Шатун штампуют из стали и подвергают термообработке (закалке и отпуску); его стержень имеет двутавровое сечение для  увеличения прочности.

Шатун совершает сложное  движение: верхняя головка вместе с поршнем движется возвратно-поступательно, поворачиваясь на некоторый угол относительно пальца или вместе с  пальцем относительно бобышек поршня, нижняя головка вращается вместе с шатунной шейкой коленчатого вала; стержень шатуна совершает колебательные  движения.

Нижнюю головку шатуна и крышку растачивают вместе для  получения отверстия правильной цилиндрической формы. Поэтому крышку нельзя переворачивать или переставлять на другие шатуны. На шатунах и крышках  с одной стороны ставят необходимые  для этого метки 12. В нижние головки  шатунов устанавливаются подшипники скольжения.

Нижняя головка шатуна несколько несимметрична относительно оси стержня, что сделано для  обеспечения упора двух шатунов  в галтели шатунной шейки коленчатого  вала. На нижней головке шатуна есть небольшое отверстие 3, для подачи масла на стенки цилиндра.

1.2.Технические требования  на дефектацию детали.

Наиболее изнашиваемыми элементами детали «Шатун» являются боковые  поверхности нижней головки, а также  втулка в поршневой головке шатуна и вкладыши в шатунной головке. Износ  вкладышей возникает в результате трения их о шатунные шейки коленчатого  вала, износ втулки – в результате трения о поршневой палец, износ боковых поверхностей – в результате трения о щеки коленчатого вала и трения шатунов друг о друга.. Для компенсации износа втулка и вкладыши выполнены сменными. Предусмотрены также так называемые «ремонтные» размеры вкладышей для компенсации износа шатунных шеек коленчатого вала. Для менее интенсивного и более равномерного износа боковых поверхностей нижней головки в конструкции шатуна предусмотрено ее смещение относительно поршневой головки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Технические требования  к отремонтированной детали.

К детали «шатун» предъявляются  следующие технические требования:

1.HB 228...269  – твердость заготовки после термоулучшения. Достигается закалкой при 830 ⁰- 850 ⁰С (охлаждение в масле) с последующим высоким отпуском при 560 ⁰- 600 ⁰С.

2. Смещение по линии  разъема штампа не более 0.5 мм задается для сохранения геометрии детали и, тем самым, сохранения ее жесткости.

3.Неуказанные ковочные  радиусы 2 мм; ковочные уклоны 7 задаются для уменьшения количества графически отображаемой информации на чертеже.

4.Допускается заусенец  по контуру не более 0.4 мм – уменьшается трудоемкость изготовления поковок.

5.Неуказанные допуски  поковки  0.5 мм.

6.Обработка по размерам  в скобках проводится совместно  с дет. 13-1004055 для обеспечения получения отверстия правильной геометрической формы.

7, 8, 9. Маркировать: товарный  знак завода-изготовителя поковок,  номер детали 66-1004045-02, номер штампа - для сохранения информации об  изготовлении детали.

10.H14;h14; .

Техническими требованиями являются также допуски:

- перпендикулярности 0,05 мм – для обеспечения правильного положения детали в узле и исключения быстрого износа ее поверхностей.

- цилиндричности 0,008мм; 0,005 мм - для обеспечения правильного положения детали в узле и исключения быстрого износа ее поверхностей.

- соосности 0,03/100 мм - для обеспечения правильного положения детали в узле и исключения быстрого износа ее поверхностей;

а также размеры:

63,8 _-0,3; Æ10 F8 (^+0,035_+0,013); 75 0,05; 31,9 _-0,15; 25 0,15; R2,5 _-0,5; 13 0,1 – для обеспечения правильного сопряжения с головками и стержнями стягивающих болтов;

156 0,05 – для обеспечения соответствия детали ее служебному назначению;

16 0,05; 24,5 0,05; 91 0,25 – для создания площадок, используемых впоследствии в качестве баз;

15 _-0,15; R4 ⁺²; R3 ⁺² – для обеспечения прочности детали;

Æ63,5 ^+0,012; 26 ^-0,15_-0,20; Æ26,27 ^+0,023; Æ35 ^+1,0_-0,5; 30 _-0,14 - для обеспечения правильного положения детали в узле и исключения быстрого износа ее поверхностей;

4,5 0,1; 4,5 0,15 - для обеспечения правильного положения замков вкладышей.

 

 

1.4 Выбор размера партии  деталей

Тип производства и соответствующие  ему формы организации работы определяют характер технологического процесса и его построение. Тип  производства выбирается в зависимости  от программы выпуска и массы  детали. Заданная программа выпуска - 700 штук в год, масса детали – 0,86 кг.

Для этих условий по таблице  принимаем среднесерийное производство.

По своим характерным  особенностям среднесерийное производство обладает средней партией. Оно характеризуется  ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых или ремонтируемых  периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объёмом  выпуска.

Основным принципом этого  производства является изготовление всей партии целиком, как в обработке  детали, так и в сборке.

Характерной чертой серийного  производства является изготовление изделий  партиями с определенной периодичностью. Количество деталей в партии можно  определить по формуле:

,     

где: N - годовая программа, шт;   

x - периодичность запуска изделий в днях. Рекомендуемая периодичность запуска : 2,3, 6, 12, 24;  примем x=2;

254 - количество рабочих  дней в году.

 

       

Примем n = 6 шт.

 

 

 

 

 

 

2. Технологическая  часть.

2.1 Маршрут ремонта:

Шатун в сборе с втулкой перемещается по производственным подразделениям  завода согласно маршрутной карте. На этом маршруте устраняется дефект: износ внутреннего диаметра втулки верхней головки шатуна. Втулка относится  к деталям класса полые цилиндры, группы № 4.

 

 

 

2.2Выбор рационального  способа восстановления детали.

Выбор рационального способа  восстановления втулки верхней головки  шатуна, изготовленной из бронзы ,имеющая внутренний диаметр 25 мм, и износ до 25,18 мм, испытывающей значительные и знакопеременные нагрузки. Потенциально возможными  способами восстановления стержня толкателя являются:  способ  ремонтных  размеров,  железнение, наплавка в среде углекислого газа, вибродуговая наплавка, хромирование.

Значение коэффициентов  долговечности  возможных способов

восстановления следующие:

Обработка детали под ремонтный  размер 0,95 – 1,0

Наибольшему значению коэффициента технико-экономической  эффективности  оставшихся способов  соответствует   способ  восстановления  обработкой детали под ремонтный размер (К тэф = 0,875), который и принимаем для получения ремонтного размера бронзовой втулки верхней головки шатуна.

 

 

2.3 Выбор технологических  баз

Под базированием понимается место расположения объектов в пространстве. Любое твердое тело имеет 6 степеней свободы. Чтобы придать ему определенное положение в пространстве на него нужно наложить 6 связей. Связи реализуются  путем соприкосновения с другими  деталями. 

При изготовлении шатунов обрабатывают торцы головок, базируя заготовку  по противолежащим торцам – установочной базе и наружной поверхности, используемой в качестве направляющей и опорной баз. Обработанные торцы головок заготовки шатуна служат установочной технологической базой для последующих операций, поэтому должны быть обработаны с допуском около 0,04 мм, что достигается шлифованием. Аналогично изготавливаются и крышки шатунов.

Для создания комплекта технологических  баз обрабатывают площадки на весовых  бобышках заготовок шатунов и  боковых поверхностях поршневой  и кривошипных головок, а также  опорные площадки под головки  болтов.

 

2.4 Технологические схемы  устранения каждого дефекта

Схема	Дефект	Способ  устранения  дефекта	Наименование и содержание               операции	Технологи-ческая база	Квали- тет	Шерохо- ватость, Ra, мкм
1	Износ  Внутреннего диаметра Втулки верхней Головки шатуна	Обработка Детали под ремонтный размер	Вертикалоно-фрейзерная Фрезеровать внутренний диаметр втулки верхней Головки шатуна   Шлифовальная Шлифовать внутренний диаметр втулки верхней Головки шатуна	Центровое отверстие                 Центровое отверстие	11                    7	6,3                   1,25

 

 

 

 

2.5 Расчет припусков

Дефект - износ внутреннего  диаметра втулки верхней головки  шатуна.Внутренний диаметр втулки по рабочему чертежу равен Ø 25.20_. Материал детали –Бронза БрОЦ4-4-2,5. Шероховатость обработанной поверхности R_a= 1,25 мкм.Внутренний диаметр изношенной втулки шатуна D_и=25,18 мм.

Общий припуск – это слой металла, удаляемый с заготовки при выполнении всех технологических операций механической обработки с целью получения окончательного размера и заданной шероховатости поверхности детали. Общий припуск равен разности размеров черновой заготовки и готовой детали и состоит из суммы межоперационных припусков.

Межоперационный припуск – это слой металла, удаляемый с заготовки при выполнении определенной технологической операции механической обработки. Межоперационный  припуск представляет собой разность между максимальным и минимальным допустимыми  размерами и определяет экономическую точность обработки. Он необходим для снятия дефектного слоя, полученного на предыдущей операции, и исправления погрешностей положения и формы обрабатываемой поверхности.

Горячие штамповки получаются ковкой нагретых заготовок в штампах, благодаря  чему достигаются размеры, близко подходящие к размерам детали, уменьшаются припуски и, следовательно, расход материала. Стоимость  штамповки ниже, чем поковки, процесс  ее изготовления протекает значительно  быстрее процесса свободной ковки  и требует менее квалифицированной  рабочей силы.