МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
По выполнению практического занятия №15-16
«Анализ технологического процесса растачивания и хонингования гильз цилиндра»
По дисциплине:
«Технология производства деталей автотракторной техники»
Для учащихся по специальности
Автомобиле- и тракторостроение»
Разработал Сметанин В.Г.
Санкт-Петербург 2017
МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ СОДЕРЖИТ
1. Цель практического занятия.
2. Теоретическая часть.
3. Контрольные вопросы.
4. Рекомендуемая литература.
Цель практического занятия
Целью практического занятия является приобретение навыков обучающимися при разработке техпроцесса восстановления «гильзы» цилиндра двигателя.
Обучающиеся должны знать:
- способы восстановления детали;
- содержание ремонтного чертежа;
- последовательность технологического процесса;
- применяемые приспособления;
- документацию технологического процесса.
Обучающиеся должны уметь:
- пользоваться справочной нормативно-технической документацией,
- разрабатывать операции восстановления «гильзы»;
- рассчитывать режим обработки, нормы времени;
- заполнять технологические документы.
В конце занятия обучающиеся должны ответить на контрольные вопросы по теме.
Теоретическая часть
Условия работы гильзы
В блоке двигателя устанавливают вставные гильзы, омываемые охлаждающей жидкостью. Внутренняя поверхность гильзы служит направляющей для поршней.
Увеличение срока службы гильз цилиндров достигается в результате запрессовки в наиболее изнашиваемую (верхнюю) их часть коротких тонкостенных гильз из кислотоупорного чугуна.
Гильзы цилиндров изнашиваются неравномерно. Наибольший износ по окружности наблюдается в плоскости качения шатуна, а вдоль оси цилиндра - в зоне расположения компрессионных колец при положении поршня в верхней мертвой точке.
Рисунок 1 - Блок цилиндров двигателя автомобиля ЗИЛ-130
Ремонтный чертеж
Ремонтный чертеж выполняется в соответствии с ЕСКД. Места на детали подлежащие восстановлению выполняются на чертеже сплошной основной линией, остальные изображения - сплошной тонкой линией.
На ремонтных чертежах предельные отклонения размеров проставляются в виде числовых значений, либо в виде условных обозначений (H7, H9, N6, K6 и т.п.), рядом с которыми в скобках помещают их числовые значения. Допуски на свободные размеры 14, 15 и 16 квалитетов проставляются на ремонтных чертежах с округлением до десятых долей миллиметра.
На ремонтных чертежах (за исключением чертежей на вновь изготовляемые детали и сборочные единицы) изображаются только те виды, размеры и сечения, которые необходимы для проведения восстановления детали или сборочной единицы.
На ремонтных чертежах ремонтные и пригоночные размеры, а также размеры детали, ремонтируемой снятием минимально необходимого слоя металла, обозначают буквами, а их числовые значения и другие данные указывают на выносных линиях или в таблице, помещаемой в правой верхней части чертежа. При этом для ремонтных размеров сохраняется класс точности и посадка, предусмотренные в рабочих чертежах.
Выбор способа восстановления детали
Восстановление способом ремонтных размеров заключается в том, что соединению возвращают первоначальный зазор или натяг, т.е. посадку, но размеры восстановленных деталей отличаются от первоначальных. Например, при износе пары цилиндр - поршень цилиндр растачивают под увеличенный ремонтный размер и устанавливают новый поршень соответствующего размера. При таком восстановлении получается начальный зазор и правильная геометрическая форма цилиндра, соответствующие нормативной документации завода изготовителя.
Гильзы цилиндров не вышедшие за ремонтный размер восстанавливают расточкой и подвергают двух - или трехкратному хонингованию. Износ цилиндра для большинства двигателей в этом случае не должен превышать 0,3 - 0,35 мм.
При меньшем износе цилиндра расточку часто заменяют шлифованием. Для этого используют бесцентровые внутришлифовальные станки типа СШ - 22, СШ - 64 и др. Гильзу устанавливают в приспособление и шлифуют кругами из белого электрокорунда зернистостью 40 среднемягкой твердости. Шлифуют гильзы за два перехода: черновое и чистовое шлифование. При чистовом шлифовании в два раза уменьшают поперечную и продольную подачи. В результате такой операции снижаются затраты на хонингование до 40%.
Один из недостатков восстановления гильз обработкой под ремонтный размер - резкое (на 20...30%) снижение их ресурса из - за уменьшения твёрдости поверхности. При использовании способа ремонтных размеров в процессе восстановления гильз цилиндров и коленчатых валов ресурс двигателя снижается на 30 - 50%. Для его повышения гильзы упрочняют пластическим деформированием, плосковершинным хонингованием, закалкой ТВЧ, лазерной обработкой и т.д.
Гильзы цилиндров, вышедшие за ремонтный размер или не имеющие ремонтных размеров, восстанавливают одним из следующих методов: постановкой легкосъёмных тонких пластин; железнением; хромированием; электроконтактной приваркой ленты; термопластическим обжатием; индукционной центробежной наплавкой и др.
Выбор способа восстановления зависит от конструктивно-технологических особенностей и условий работы деталей, их износа, технологических свойств самих способов восстановления, определяющих долговечность отремонтированных деталей, и стоимости их восстановления. Оценка способа восстановления дается по трем критериям - применимости, долговечности и экономичности.
Критерий применимости (технологический критерии) определяет принципиальную возможность применения различных способов восстановления по отношению к конкретным деталям. Этот критерий не может быть выражен числом и является предварительным, поскольку с его помощью нельзя решить вопрос выбора рационального способа восстановления деталей, если этих способов несколько. Решая вопрос о применимости того или иного способа ремонта, надо использовать данные авторемонтных предприятий страны, информацию журнала "Автомобильный транспорт" и других литературных источников. Критерий долговечности определяет работоспособность восстанавливаемой детали и выражается коэффициентом долговечности Кд как отношение долговечности восстановленной детали к долговечности новой детали. Чтобы обеспечить работоспособность детали на весь межремонтный пробег агрегата, принимаемый способ восстановления должен удовлетворять требуемому значению Кд (не ниже 0,85). Критерий экономичности определяет стоимость СВС восстановления детали. Значение СВС можно определить после окончательной разработки технологического процесса и установления норм времени. Для выбора рационального способа по критерию экономичности необходимо произвести расчет себестоимости по нескольким вариантам технологического процесса. В учебном варианте проекта для простоты допускается принимать значение СВС по прейскурантам, данным авторемонтных предприятий или удельной себестоимости восстановления.
План технологического процесса
Обработка под ремонтный размер является основным способом восстановления внутренней поверхности гильзы. Гильзы карбюраторных двигателей типа ЗМЗ имеют три ремонтных размера, а типа ЗИЛ - два через 0,5 мм. Гильзы дизелей имеют один ремонтный размер, увеличенный на 0,5 мм или 0,7мм относительно номинального. Все современные автомобильные, тракторные, и комбайновые двигатели, как, правило, выполнены со сменными гильзами. Гильзы цилиндров одного блока обрабатывают под один и тот же ремонтный размер. Схема маршрутов восстановления гильз методом ремонтных размеров представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема маршрутов (1...3) технологического процесса восстановления гильз цилиндров
Коротко рассмотрим рекомендуемые операции, применяемое оборудование, приспособления, инструменты, материалы и технические условия основного маршрута восстановления гильз цилиндров (маршрут 1).
Очистка.
Загрязнения поверхностей гильз цилиндров удаляют с помощью водных растворов технических моющих средств (ТСМ). ТСМ представляют собой многокомпонентные композиции включающие в свой состав поверхностно - активные вещества (ПАВ) и активные солевые добавки (карбонаты, силикаты, фосфаты). Наиболее эффективная очистка от отложений накипи, нагара, продуктов коррозии производится щелочным расплавом. Расплав состоит из следующих компонентов (% по массе): гидроксид натрия - 60...70, нитрат натрия - 25...35, хлорид натрия - 5. Деталь выдерживают в растворе 5...12 минут, промывают в проточной воде, протравливают в кислотном растворе и промывают в горячей воде.
Установку для мойки и очистки выбирают в зависимости от среднего объёма восстанавливаемых деталей. При большом объёме деталей руководствуются картой типового технологического процесса очистки (КТТП).
Дефектация.
Явные неустранимые дефекты гильз цилиндров можно определить визуальным контролем (трещины, сколы, раковины от ржавчины рядом с опорным буртом, также когда их количество превышает норму).
Скрытые неустранимые дефекты определяют при помощи приспособлений и приборов (средств неразрушающего контроля).
Геометрические параметры устанавливают измерительным контролем. Износ, овальность, конусность рабочей поверхности контролируют индикаторным нутромером НИ - 100 - 160. Износ опорного бурта (измерение высоты) устанавливают микрометром. Он составляет 0,08...0,10 мм. Износ посадочных поясков определяют измерением их диаметра и овальности с помощью приспособления КИ - 3343 ГОСНИТИ, биение опорного торца бурта и посадочных поясков относительно внутренней поверхности гильзы - приспособлением КИ - 3340 ГОСНИТИ.
Результаты измерений должны заноситься в карту технических требований на дефектацию, где оформляется заключение о способе устранения дефекта.
Склад металлолома.
При выявлении невосстанавливаемых дефектов или если гильзу экономически не выгодно восстанавливать (износ внутренней поверхности больше 0,35 мм), делают заключение о её негодности и по предварительной договорённости с заказчиком отправляют на склад металлолома.
Устранение кавитационных разрушений.
Дефекты наружной поверхности чаще всего устраняют нанесением на предварительно подготовленную и подогретую до температуры 60°С поверхность композиции на основе эпоксидной смолы. Более простой метод электроконтактная приварка стальной пластины. Пластина из стали 10 или 20 толщиной 0,3 мм должна на 5...10 мм перекрывать поврежденный участок.
Рисунок 3. Схема приспособления для крепления гильз при растачивании: 1 - корпус; 2 - нижний и верхний зажимы; 3 - резец; 4 - индикаторное приспособление; 5 - верхний и нижний посадочные пояски; 6 - гильза; 7 - стяжной винт с рукояткой
Поэтому допускается разностенность гильзы не более 0,1 мм. После центрирования приспособление закрепляют на столе станка. Затем с помощью микрометра устанавливают вылет резца (мм) на необходимый размер. Так как верхняя (10...15 мм) и нижняя (30 мм) части гильзы не закалены, а износ "зеркала" неравномерный, то при расточке сила резания резко изменяется и отжим резца по длине гильзы неодинаковый. Поэтому чтобы уменьшить припуск на хонингование более эффективно применять для расточки гильз резцов, оснащённых вставками из сверхтвёрдых синтетических материалов эльбор и гексанит. Их стойкость до переточки достигает 70 гильз, обычные резцы перетачивают после 5...7 гильз. При оптимальных режимах расточки овальность и конусность расточенных гильз составляет 0,01 - 0,03 мм, а припуск на черновое хонингование - 0,05 - 0,07 мм.
Черновое хонингование.
После растачивания отверстие гильзы обрабатывают на хонинговальных станках 3Г833 и 3А83С-33. Гильзу закрепляют в диафрагменном приспособлении, что уменьшает её деформацию и повышает точность обработки (рис.4). В зазор между диафрагмой 2 и гильзой 3 подают под давлением 0,4...0,5 МПА воздух. Резиновая диафрагма плотно облегает наружную поверхность гильзы и удерживает её от перемещения при хонинговании.
Рисунок 4. Схема приспособления для крепления гильзы при хонинговании: 1 - гильза; 2 - диафрагма; 3 - корпус; VO - окружная скорость хонингования; VP - давление сжатия брусков; VВП - скорость возвратно-поступательного движения; Р - давление воздуха
Длина хода хонинговальной головки должна быть такой, чтобы выход (пробег) брусков за края цилиндра был равен 1/3 их длины. При меньшем, ходе наблюдается бочкообразность гильзы, а при большем - корсетность. Длину брусков принимают равной половине высоты гильзы. Число брусков в хонинговальной головке должно быть таким, чтобы общая ширина их была не менее 20% длины окружности обрабатываемой гильзы.
Хонингование ведут в режимах: окружная скорость - 60...80 м/мин; возвратно - поступательная скорость - 15 - 25 м/мин; давление на бруски - 0,5...1,0 МПа.
Черновое хонингование производят брусками КЗ1ОСТ1К или алмазными брусками АС6М1 стопроцентной концентрации с содержанием алмазов в бруске 3,5 карата. При черновом хонинговании снимают основную долю припуска (0,1...0,12 мм на диаметр) и исправляют погрешность геометрической формы отверстия (овальность, конусность и др.) после растачивания. В качестве СОЖ (состав охлаждающей жидкости) применяют керосин или смесь из 90% керосина и 10% индустриального масла, кроме охлаждения производится удаление абразивных частиц, возникающих в результате процесса хонингования. Припуск на получистовое хонингование 0,03...0,04 мм.
Получистовое хонингование.
Для обеспечения требуемой шероховатости поверхности проводят вторую операцию хонингования брусками КЗМ 20СМ1К или алмазными брусками АСМ 20М1 стопроцентной концентрации. Давление на бруски 0,4...0,6 МПа. После обработки шероховатость поверхности Ra = 0,4 мкм. Припуск на чистовое хонингование 0,01 - 0,03 мм.
Подрезка бурта.
Изношенный торец опорного бурта подрезают до выведения следов износа перед последующей операцией хонингования, на токарно-винторезном станке.
Чистовое хонингование.
При третьей операции хонингования окончательно убирают припуск на обработку и сверяясь с показаниями приборов активного контроля добиваются наименьшего ремонтного размера гильзы. Давление на бруски 0,3...0,5 МПа. После обработки шероховатость поверхности
Ra = 0,2...0,16 мкм.
Контроль ОТК.
После механической обработки гильзы очищают и моют, затем контролируют в соответствии с техническими требованиями и сортируют на размерные группы по диаметру внутренней поверхности.
Качество гильз проверяют по следующим признакам: диаметру посадочного пояска (верхнего и нижнего); внутреннему диаметру; шероховатости внутренней рабочей поверхности. Консервация и упаковка.
Если гильзы цилиндров не отправляются на рабочее место сборки шатунно-поршневой группы, то их отправляют на пункт консервации, где гильзы маркируются. Маркируют гильзу заглавной русской буквой в соответствии с размерной группой, при этом перед буквой ставится цифра соответствующая ремонтному размеру, например: 2А, 2Б, 2В и т.д. Обычно обозначение размерной группы указывается на торце гильзы, у некоторых "мокрых" гильз ставят резиновое клеймо на внешней стороне в специально подготовленную плоскость, в виде образующей диаметра.
При необходимости длительного хранения гильзы упаковываются в вощеную бумагу и сдаются на склад запасных частей, где оформляется Акт приёма - передачи в двух экземплярах, один из которых остаётся на складе.
Данная схема технологического процесса является типовой и наиболее экономически эффективной при восстановлении гильз цилиндров до ремонтного размера. По данной схеме составляется маршрутная карта по ГОСТ 3.1122 - 84, которая корректируется с учётом оборудования, станков, приспособлений и технических условий ремонта на предприятии.
Восстановление гильз цилиндров вышедших, за ремонтный размер.
На авторемонтных заводах восстанавливают гильзы цилиндров, вышедшие за ремонтный размер в основном по технологии постановки ДРД (дополнительной ремонтной детали).