Проектирование технологических процессов ремонта деталей вагона

 

      6 Предварительная механическая обработка триангеля 

     Черновая  обработка наружной поверхности

     Глубина резания t: при черновом точении и отсутствии ограничений по мощности оборудования, жесткости системы СПИД принимается равной припуску на обработку; при чистовом точении припуск срезается за два прохода и более. 

            ,    (6.1) 

где    - диаметр заготовки;

      - диаметр после обработки. 

     

 

     Подача  S: при черновом точении принимается максимально допустимой по мощности оборудования, жесткости системы СПИД, прочности режущей пластины и прочности державки. Выбираем S=0,5 мм/об.

     Размер  державки резца выбираем от 16х25 до 25х25 мм. Вылет резца выбираем 150 мм. Тип  резца Т15К6.

     Скорость  резания V, м/мин, рассчитывается по формуле: 

            ,    (6.2) 

где    С_v=350 - коэффициент;

     x=0,15 - показатель степени;

     y=0,36 - показатель степени;

     m=0,20 - показатель степени;

     Т=70 - среднее значение периода стойкости;

     K_v – общий поправочный коэффициент.

     Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические  условия резания,  

            ,     (6.3) 

где     - коэффициент, учитывающий влияние материала заготовки;

      - коэффициент, учитывающий влияние материала инструмента;

      - коэффициент, учитывающий состояние поверхности. 

     

,

     

. 

     Силу  резания принято раскладывать на составляющие силы, направленные по осям координат станка (тангенциальную, радиальную и осевую). При наружном продольном и поперечном точение эти составляющие рассчитывают по формуле: 

            ,   (6.4) 

где    К_p- поправочный коэффициент;

     C_p - коэффициент;

     y - показатель степени;

     n - показатель степени;

     x - показатель степени.

     Тангенциальная  составляющая силы точение, Н: 

            . 

     Радиальная  составляющая силы точения, Н: 

     

. 

     Осевая  составляющая силы точения, Н: 

     

. 

     Мощность, кВт, при нарезании резьбы: 

             ,         (6.5)

     

. 

     Частота вращения, об/мин: 

      ,    (6.6)

     

.

     _{Время точения определяется по формуле:} 

            ,   (6.7)

     

     На  основании расчетов выбираем токарно-винторезный  станок 16К20 для точения и нарезании  резьбы, т.к. данный станок подходит по техническим характеристикам, он универсален и экономически выгоден. 

Таблица 6.1 – Технические характеристики станка 16К20

Параметры	Значения
Наибольший  диаметр обрабатываемой заготовки: над станиной над суппортом	400 220
Наибольший  диаметр прутка, проходящего через отверстие шпинделя	53
Наибольшая  длина обрабатываемой заготовки	710; 1000; 1400; 2000
Шаг нарезаемой резьбы: метрической дюймовой, число ниток на дюйм модульной, модуль питчевой, питч	0,5-11 56-0,5 0,5-112 56-0,6
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5-1600
Число скоростей шпинделя	22
Наибольшее  перемещение суппорта: продольное поперечное	645-1935 300
Подача  суппорта, мм/об: продольная поперечная	0,05-2,8 0,025-1,4
Число ступеней подач	24
Скорость  быстрого перемещения суппорта, мм/мин: продольного поперечного	3800 1900
Мощность  электродвигателя главного привода, кВт	11
Габаритные  размеры (без ЧПУ): Длина Ширина высота	2505-3795 1190 1500
Масса, кг	2835

 

      7 Расчет режимов наплавки двух  видов 

     7.1 Расчёт режима вибродуговой наплавки

     Вибрация  электрода обеспечивает устойчивое горение дуги при низком напряжении источника тока и позволяет получить тонкие наплавленные слои (0,5 – 3,0 мм) на деталях небольшого диаметра с высокой  твёрдостью (до 62 HRC) без последующей термообработки.

     Марка электродной проволоки выбирается в зависимости от требуемых свойств  наплавленного слоя: твёрдости, износостойкости  и условий работы детали. С увеличением  содержания углерода в проволоке  твёрдость наплавленного слоя возрастает, вместе с этим увеличивается вероятность образования трещин. Применение проволок, легированных марганцем, кремнием, никелем и др., повышает износостойкость наплавленного слоя.

     Марку электродной проволоки выбирают в зависимости от требуемых механических свойств наплавленного металла. Выбираем марку электродной проволоки  Св-08 с пределами твёрдости 180 - 300 НВ.

     Выбор диаметра электродной проволоки  начинается с определения наплавленного слоя: 

            ,  (7.1.1) 

где     - величина припуска на механическую обработку;

- величина предварительной   обработки детали перед наплавкой до выведения следов износа.

     Припуск на механическую обработку детали целесообразно  принимать в пределах 0,6 – 1,2 мм. С  увеличением твёрдости наплавленной поверхности и уменьшением величины износа припуск на механическую обработку  необходимо снижать.

     Толщина наплавленного слоя определяем по формуле, мм: 

     

 

     Припуск на механическую обработку составляет 1 мм, диаметр электродной проволоки .

     Ширина  наплавленного слоя определяется по формуле, мм: 

            , (7.1.2)

     

. 

     Ток наплавки рассчитывается по формуле, А: 

            ,  (7.1.3)

где    - плотность тока. 

     

. 

     Напряжение  дуги рассчитывается по формуле, В: 

            ,     (7.1.4)

     

. 

     Плотность тока выбирается в пределах 50 – 75 А/мм². Меньшие значения следует выбирать для больших диаметров электродов. При диаметре проволоки до 2,0 мм плотность тока составляет 60 – 75 А/мм², свыше 2,0 – 50 – 60 А/мм².

     Скорость  подачи электрода определяется по формуле, м/ч. 

            , (7.1.5) 

где     - коэффициент расплавления;

      - плотность металла проволоки. 

     

. 

     Коэффициент расплавления электродной проволоки  сплошного сечения выбирается в пределах 8-12 г/Ач.

     На  качество восстановленного слоя влияет шаг наплавки, который определяется шириной наплавленного валика и зависти от напряжения дуги, мм: 

            , (7.1.6)

     

. 

     Скорость  наплавки, м/ч: 

            , (7.1.7) 

где     - коэффициент перехода электродного металла в наплавленный;

- коэффициент, учитывающий отклонение  площади наплавленного валика  от площади прямоугольника. 

     

 

     Коэффициент перехода электродного металла в наплавленный можно определить по формуле: 

            , (7.1.8) 

где     - коэффициент потерь электродного металла, 

     

,

     

,

     

. 

     При выборе скорости наплавки следует иметь  в виду, что между скоростью подачи электродной проволоки и скоростью наплавки должно быть выдержано определенное соотношение , равное 1,5-2,5.

     Частота вращение, об/мин, наплавляемой детали определяется по формуле: 

            ,    (7.1.9) 

где     D=30 мм – диаметр наплавляемой поверхности. 

     

. 

     Амплитуда вибрации, мм, конца электродной проволоки: 

            ,    (7.1.10)

     

. 

     Меньшим значениям напряжения на дуге соответствует и меньшая амплитуда вибрации электродной проволоки.

     Вылет электрода устанавливается в  пределах 10 – 12 мм.

     Индуктивность сварочной цепи образуется за счёт собственной индуктивности источника питания и внешней индуктивности сварочной цепи. Так как собственная индуктивность применяемых выпрямителей и генераторов мала, то в цепь включают дополнительную индуктивность.

     В качестве индуктивного сопротивления можно применять дроссель РСТЭ-24 L = 0,12 Гн.

     Наплавка  производится на постоянном токе обратной полярности источниками с жесткой внешней характеристикой.

     Для защиты наплавленного металла применяют  жидкость, углекислый газ и флюс. Жидкость, подаваемая в хвостовую  часть сварочной ванны. Хорошо ионизирует зону горения дуги и обеспечивает быстрое охлаждение детали, в результате чего деформация детали и размеры зоны термического влияния минимальны, а твёрдость и износостойкость наплавленного металла наиболее высоки. Недостатком применения жидкости является низкая усталостная прочность восстановленной детали, что обусловлено появлением пор, трещин и структурной неоднородности наплавленного слоя.

     В качестве охлаждающей жидкости рекомендуется  различные водные растворы, хорошо ионизирующие зону наплавки:

     – водные раствор, содержащий 5% кальцинированной соды, 1% хозяйственного мыла и 0,5% глицерина;

     – водный раствор, содержащий 20 – 30% глицерина и др.

     При наплавке деталей из средней –  и высокоуглеродистых и легированных сталей расход жидкости составляет 0,3 – 0,5 л/мин, для низкоуглеродистых – 1 л/мин и более. При наплавке тонкостенных деталей малых диаметров расход жидкости может находиться в пределах 3 – 5 л/мин.

     На  основании расчетов выбираем следующее  оборудование.

     Источник  тока выбираем сварочный генератор  постоянного тока ГСО-120. 

Таблица – 7.1.1 Технические характеристики сварочного генератора ГСО-120

Параметры	Значения
Номинальное напряжение, В	25
Номинальная сила тока, А	120
Пределы регулирования силы тока, А	80-120