Размеров восстанавливаемых поверхностей

Расчет толщины металлопокрытия и межоперационных

Обоснование выбора базовых поверхностей

Выбор базовых поверхностей производится при разработке технологических операций. Решение этой задачи для восстановления изношенных поверхностей деталей машин приобретает особое значение, так как, во многих случаях приходится иметь дело с изношенными конструкторскими базовыми поверхностями.

В этом разделе проектант обосновывает выбор технологических баз, показывает их связь с точностью выполнения размеров, с конструкцией приспособлений и производительностью обработки. Например, у ступицы колеса гнезда под подшипник являются конструкторской базой, которые при поступлении в ремонт всегда изношены, а посадки тормозного барабана, связанные техническими требованиями с гнездами не изношены, поэтому могут служить технологической базой.

Обоснование выбора технологических баз подкрепляется построением схем и расчётом технологических размерных цепей.

В основе выбора баз лежат следующие общие принципы.

1. Выбор схемы базирования, обеспечивающей наименьшую погрешность от влияния установки детали.

2. Применение принципа совмещения баз (совмещение установочной с измерительной поверхностью).

3. Соблюдение принципа постоянства баз.

Одним из основных правил базирования детали является правило, в силу которого черновые (необработанные) поверхности заготовки нельзя дважды (на двух операциях) использовать в качестве технологических баз. Исходя из этого, на первой операции следует обрабатывать те поверхности, которые в дальнейшем потребуются в качестве технологических баз. Поэтому при наличии технологических баз, которые применялись при изготовлении детали (центровые отверстия, штифты или их поверхности), необходимо их править по потребности и использовать на последующих операциях.

Переходы, при которых требуется соблюдать жёсткие требования к точности и шероховатости поверхности, целесообразно выделять в отдельную операцию.

Результаты разработки операции заносят в операционные карты механической обработки (форма 1, ГОСТ 3.1404-86), а операционные эскизы – в карты формы 7а, ГОСТ 3.1105-84.

При оформлении операционных эскизов используют графическое обозначение опор, зажимов и установочных устройств, регламентированных по ГОСТ 3.1107-81,как показано в приложении.

Литература [4 - 6, 9].

Основной задачей данного этапа проектирования является определение толщины слоя для восстановления изношенной поверхности под номинальный размер. При расчёте припуска после нанесения покрытия понятие припуска принципиально совпадает с его общим толкованием, даваемым в технологии машиностроения. Как известно [5, 6, 11], им называют слой металла, удаляемый с заготовки в процессе её механической обработки с целью получения номинального размера поверхности готовой детали. Понятие припуска на механическую обработку до нанесения покрытия, исключая дуговую наплавку, не совпадает с его общим толкованием в связи с отсутствием учета особенностей состояния изношенной поверхности. Как это следует из [9], под припуском на обработку до нанесения покрытия следует подразумевать слой металла, удаляемый с целью обеспечения рабочего слоя металлопокрытия равной толщины по всей окружности. Иначе говоря, предварительная механическая обработка должна исключить образование серповидной формы рабочего слоя металлического покрытия восстановленной поверхности. Применительно к нанесению гальванических покрытий такое состояние достигается при однократном (предварительном) шлифовании изношенной поверхности восстанавливаемой детали. Таким образом, технологически необходимая толщина слоя металлопокрытия равна сумме операционных припусков на механическую обработку.

Значения минимальной h_min и максимальной h_max толщины покрытия определяют по уравнениям

, (2.17)

, (2.18)

где D_{n min}, D_{n max} – диаметры поверхности с покрытием;

D_{1 max}, D_{1 min} - диаметры поверхности после предварительного шлифования перед нанесением покрытия;

n - количество операций механической обработки;

Z_imax, Z_{i min} – максимальный и минимальный припуск на обработку;

допуск на диаметральный размер после каждой операции;

соответственно максимальный и минимальный

диаметральный износ цилиндрической поверхности.

В приводимых ниже методиках расчёта операционных припусков в качестве расчётной величины принято наименьшее значение припуска Z_i.min, так как именно он является первичным, то есть необходимым и достаточным для осуществления заданной обработки поверхности. Максимальное значение припуска Z_i.max является производным, вторичным Его величина учитывает либо колебание размеров изношенной поверхности детали (при расчёте операционного припуска до нанесения покрытия), либо колебание размеров той же поверхности после нанесения на неё покрытия (в случае расчета операционного припуска после нанесения покрытия) и колебание размеров заданной ступени механической обработки.

2. 5.1. Расчёт межоперационных припусков на обработку

Расчет припусков и допусков на однократную обработку изношенной поверхности детали шлифованием до нанесения покрытия и двукратную обработку шлифованием после нанесения покрытия производят, используя известные методики учета следующих специфических особенностей.

Минимальный операционный припуск при обработке наружных поверхностей определяется её наименьшими предельными размерами на смежных технологических операциях, то есть

(2.19)

где 2 Z _{i. min} –минимальный припуск на диаметр;

D_{i-1. min} – наименьший предельный размер, полученный у партии обрабатываемых деталей, на предшествующей технологической операции;

D_{i max} – наибольший предельный размер, полученный у партии обрабатываемых деталей, на выполняемой технологической операции.

Минимальный припуск рассчитывают по формуле

(2.20)

где R_Zi-1, ρ_i-1 – высота неровностей профиля (характеризует шероховатость поверхности);

Т_i-1–глубина дефектного поверхностного слоя;

ρ_i-1– суммарное значение пространственных отношений для элементарной поверхности на предшествующей операции;

ε_yi – погрешность установки заготовки на выполняемой операции.

Значение ρ определяется как векторная сумма пространственных отклонений её по длине и диаметру ; погрешность установки - в общем виде как векторная сумма погрешностей базирования и закрепления . Так как направление векторов предвидеть затруднительно, их суммируют по правилу квадратного корня

и

Составляющие припуска ρ_i-1 и ε_уi учитывают неравномерность припуска по длине и диаметру обрабатываемой поверхности. Колебание припуска у партии деталей вследствие рассеивания размеров элементарной поверхности детали на предыдущей и выполненной операциях механической обработки в понятие неравномерности припуска не входит, а учитывается максимальным припуском на обработку.

Максимальный операционный припуск на обработку рассчитывают по формуле

(2.21)

где δ_Di-1 и δ_Di - соответственно допуски на размер на предшествующую и выполняемую операции. Значение максимальных допусков принимают за глубину резания, то есть, что необходимо для определения элементов режима резания (подачи и скорости резания), выбора оборудования по мощности привода и расчёта необходимой толщины покрытия.

Пример расчета припуска обработки перед нанесением гальванического покрытия при восстановлении стержня клапана и юбки толкателя. В выражениях (2.19) и (2.20) составляющие R_Z-1 = R_{Z и} ; T_i-1 =T_и; ρ_i-1 = ρ_и и δ_Du определяют по результатам статического анализа состояния ремонтного фонда, подлежащего восстановлению гальваническими процессами или напылением. Причём допуск δ_Du на рассеивание величины диаметра элементарной изношенной поверхности принимают равным нолю её рассеивания, которое в предположении, что износ одноименных деталей как случайная величина подчиняется нормальному закону распределения, определяется выражением

δ_Du = 6σ_Du, (2.22)

где σ_Du - среднеквадратическое отклонение величины диаметра,

элементарной площадки изношенной поверхности.

Составляющие ε_у1 и δ_Di принимают по данным, приведённым в справочниках по технологии машиностроения [5, 6].

Рассчитаем значения Z_{1 min} и Z_{1 max} применительно к изношенным стержням клапанов и юбок толкателей, подлежащих электролитическому железнению. Принимаем R_{Z и}=0, так как R_{Z и <} R_{Z 1} и задиров нет; Т_и = 0,040 мм;

ε_у1=0, так как для бесцентрового шлифования установочная поверхность совпадает с измерительной; ρ_u1 =0,002 мм и ρ_u2 = 0,001 мм для стержней клапанов;

ρ_u1=0,010 мм и = ρ_u2 =0,015 мм для юбок толкателей.

.

Выполненные автором [9] исследования по определению полей рассеивания 6σ_Du изношенных стержней клапанов и юбок толкателей различных моделей автомобильных двигателей показали, что они в большинстве случаев соответствуют 12-му квалитету точности отклонения h. Квалитет точности изношенных поверхностей после выполнения рассматриваемой операции шлифования принимают по h8 исходя из экономической точности используемого метода обработки. Тогда значения максимальных припусков (мм) на обработку изношенных стержней клапанов диаметром до 10 мм и юбок толкателей диаметром до 30 мм соответственно будут:

2. 5. 2. Расчётные методы определения припуска за счёт

конструкторско-технического резерва детали

Традиционно компенсация износов поверхностей деталей машин производится путём нанесения металлопокрытий различными технологическими способами. Однако во многих случаях восстановление поверхностей деталей машин можно производить под номинальный размер путём создания припусков для компенсации износов за счёт конструкторско-технического резерва детали[2]. Изыскание припуска рассмотрим на примерах восстановления типовых поверхностей деталей машин разных классов.

Дата добавления: 2014-10-31