ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Особенности технологии восста­новления постановкой дополнитель­ной ремонтной детали рассмотрим на примере восстановления резьбовых отверстий корпусных деталей авто­мобилей и гильз цилиндров автомо­бильных двигателей.

Применяют следующие способы ремонта резьбовых отверстий (рис. 5.6).

Два из указанных способов предус­матривают использование дополни­тельной ремонтной детали — уста­новку ввертыша и установку спи­ральной вставки.

Резьбу под номинальный размер заменой части детали ввертышем ре­монтируют довольно часто. Обычно для ввертышей используют мало- и среднеуглеродистую сталь, марка которой не зависит от материала ре­монтируемой детали, в которой нахо­дится отверстие.

Рис. 5.6. Способы ремонта резьбовых соединений;

а — заварка отверстий с изношенной резьбой с последующим нарезанием резьбы номинального размера; б — нарезание резьбы увеличенного размера (год ремонтный размер); в — установка ввертыша; г — стабилизация резьбовых соединений полимерной композицией;d — установка спиральной вставим

Наружный диаметр ввертыша в миллиметрах

где d — наружный диаметр резьбы болта; σ_1в — предел прочности материала болта; σ_2в — пре­дел прочности материала корпуса.

Ввертыш может иметь прорези для специального ключа, при помощи ко­торого он монтируется в предвари­тельно нарезанное отверстие детали. Для предотвращения от отвертывания ввертыши крепят стопррными шпильками или приклеивают эпоксидным компаундом.

Основные типы ввертышей показа­ны на рис. 5.7.

Восстановление резьбовых отвер­стий постановкой ввертышей имеет следующие преимущества: позволя­ет восстанавливать сильно изношен­ные отверстия корпусных деталей под номинальный размер; не наруша­ет термообработку деталей, так как не требуется их нагревать; дает хоро­шее качество восстановленного от­верстия.

Недостатки данного способа: высокая трудоемкость и сложность ре­монта, невозможность применения, если конструкция детали не позволя­ет увеличивать отверстие.

Восстановление резьбовых отвер­стий постановкой вставки имеет сле­дующие преимущества: повышается прочность резьбового соединения в результате более равномерного рас­пределения нагрузки по виткам; по­является возможность восстановления под номинальный размер резьбо­вых отверстий в тонкостенных дета­лях; понижается износ резьбовой по­верхности при частом завинчивании и отвинчивании; улучшается восприя­тие динамических нагрузок, увеличи­вается срок службысоединения.

Спиральная вставка (рис. 5.8) представляет собой пружину из ром­бической проволоки, наружная по­верхность которой образует резьбо­вое соединение с корпусом (блоком), а внутренняя — со шпилькой или болтом.

Рис. 5.7. Основные типы ввертышей: а — прямой открытый; б — прямой закрытый; в — прямой открытый с буртиком под ключ;г — ступенча­тый (под развальцовку одного конца)

Рис. 5.8 Спиральная вставка

Рис. 5.9. Волочильный стан дли получения ромбической проволоки:1—установочный барабан; 2 — проволока; 3 — устройство для аварийной остановки стана; 4 — правильное устройство; 5 — роликовая волока; 6 — приемный барабан

Рис. 5.10 Роликовая волока

Проволоку ромбического сечения для резьбы с шагом 0,8...3,5 мм получа­ют волочением на стане ВФР-4 (рис.5.9), оборудованном специаль­ной роликовой волокой. Годовая про­изводительность стана 640 т проволо­ки, что обеспечивает выпуск 50 млн. вставок. Роликовая волока (рис. 5.10) состоит из корпуса 1, в котором поме­щаются рабочие ролики 2 из легиро­ванной стали марок 9Х, 9ХС, ШХ15, 12М, Х12Ф с нарезанными на них ка­либрами, являющиеся деформирую­щим инструментом. Твердость рабо­чей поверхности роликов составляет 60 — 62 ИКС. Ролики жестко смонти­рованы на осях 6, которые вращаются в конических подшипниках 5, уста­новленных в подушках 4. На внутрен­ней поверхности подушек выполнена резьба, в которую ввинчиваются гай­ки /для жесткой фиксации оси роли­ков, а на наружной — лапки для ус­тановки относительно корпуса воло­ки. Осевая регулировка калибров осуществляется перемещением ро­ликов в ту или другую сторону при помощи гаек. Подушки с верхним ро­ликом могут перемещаться верти­кально нажимными винтами 3 от­дельно друг от друга, что обеспечива­ет возможность параллельной уста­новки роликов по отношению друг к другу. Под нижними подушками ус­тановлены пластинчатые пружины 8, снижающие динамические нагрузки на подшипники от биения прижатых друг к другу роликов при их враще­нии. В корпусе волоки имеются свер­ления для подвода охлаждающей жидкости, которая попадает на верх­ний и нижний рабочие ролики со сто­роны входа проволоки.

Спиральные вставки можно нави­вать на токарном станке при помощи резьбовой оправки (рис. 5.11, а) и оправки с роликом (рис. 5.11, б), на ци­линдрической поверхности которого нарезана кольцевая канавка с про­филем, соответствующим профилю метрической резьбы. Оправку с роли­ком закрепляют в резцедержателе токарного станка (рис. 5. 12), а резьбо­вую оправку — в его патроне. Конец заготовки проволоки вставляют в прорезь на торце оправки и фиксиру­ют прижимом, устанавливаемым в пиколь задней бабки. Затем проволо­ку прижимают оправкой с роликом и включают подачу станка.

Длина заготовки для навивки спи­ральной вставки в миллиметрах

где D_ср — средний диаметр спиральной встав­ки в свободном состоянии, мм; п - полное чис­ло витков вставки.

Для навивки спиральных вставок в промышленных условиях может быть использован автомат АРВ-1, в основу конструкции которого положен авто­мат для навивки пружин модели АА-51 14, оборудованный приспособлени­ями для отгиба технологического по­водка вставки и нанесения на послед­нем насечки для последующего его удаления. Годовая производитель­ность автомата 4 млн. вставок с ша­гом 1...2.5 мм и диаметром 8.. .30 мм.

Промышленностью выпускается комплект (рис. 5. 13) с резьбовыми вставками для восстановления от­верстий с резьбой от М5 до МЗО, т. е. данным способом можно восстанав­ливать практически любые резьбо­вые отверстия деталей автомобилей.

Технологический процесс восста­новления резьбовых отверстий бло­ков цилиндров спиральными встав­ками включает в себя следующий пе­речень работ.

1. Очистить все резьбовые отвер­стия от грязи сверлом, а затем ершом (рис. 5.14). Режим очистки: скорость резания при сверлении — 10 м/мин, частота вращения ерша — 80 об/мин, подача — ручная.

2. Продуть резьбовые отверстия сжатым воздухом.

3. Установить блок цилиндров на монтажный стол или подставку и провести при помощи резьбовых ка­либров дефектацию всех резьбовых отверстий; пометить отверстия, под­лежащие восстановлению.

4. Установить блок цилиндров на стол радиально-сверлильного станка и рассверлить восстанавливаемые отверстия (табл. 5.3). Снять фаски 1x 45°. В глухих отверстиях глубина сверления должна соответствовать глубине отверстия. Скорость резания при сверлении 30 м/мин.

5. Продуть отверстия сжатым воз­духом.

6. Нарезать резьбу в отверстиях (табл. 5.3) и продуть сжатым возду­хом.

7. Установить блок цилиндров на монтажный стол или подставку резь­бовыми отверстиями вверх.

8. Установить спиральную вставку (рис. 5.15) необходимого размера тех­нологическим поводком вниз в мон­тажный инструмент, входящий в со­став комплекта вставок. Ввести стер­жень инструмента в спиральную вставку так, чтобы ее технологиче­ский поводок вошел в паз на нижнем конце стержня и медленным враще­нием за Т-образную рукоятку стерж­ня ввернуть спиральную вставку в резьбовое отверстие так, чтобы по­следний виток вставки разместился в отверстии на один виток резьбы.

9. Снять стержень инструмента с технологического поводка вставки и удалить монтажный инструмент из резьбового отверстия блока цилинд­ров.

10. Установить бородок соответст­вующего размера заостренным кон­цом на технологический поводок вставки и резким (но не сильным)

Таблица 5.3, Размеры отверстий, подготовленных к установке резьбовой вставки

ударом молотка по выпуклой части бородка отделить технологический доводок от вставки.

Аналогично восстанавливаются все остальные изношенные отверстия блока цилиндров.

Для контроля восстановленных резьбовых отверстий в деталях после установки спиральных вставок сле­дует завернуть в деталь с установлен­ной спиральной вставкой резьбовой калибр соответствующего размера и проверить качество восстановленно­го резьбового отверстия. Контроль восстановленных резьбовых отвер­стий с установленными спиральными вставками можно проводить новыми болтами соответствующих размеров, изготовленными по 2-му классу точ­ности.

Одним из способов восстановления гильз цилиндров двигателей внутрен­него сгорания является разновид­ность способа постановки дополни­тельных ремонтных деталей — пластинирования. Особенно эффективен этот способ в тех случаях, когда про­мышленность не выпускает к этим двигателям поршни ремонтных раз­меров.

Рассмотрим особенности техноло­гии пластинирования гильз цилинд­ров двигателей КамАЗ. Гильзы цилин­дров двигателей КамАЗ-740 — тонко­стенные съемные. Их диаметр равен 120 мм, толщина стенок—13,5 мм, масса — 5 кг. При поступлении в ка­питальный ремонт предельное значе­ние радиального износа гильз состав­ляет 0,15 — 0,18 мм {у ЯМЗ-238 — 0,18 — 0,20 мм, у ЗИЛ-130 — 0,20 — 0,25 мм).

Основные операции технологиче­ского процесса восстановления гильз цилиндров пластинированием следу­ющие:

подготовка гильз цилиндров под облицовку пластинами;

изготовление пластин;

облицовка внутренней поверхно­сти гильз цилиндров пластинами;

обработка гильз цилиндров после облицовки.

Подготовка гильз цилиндров под облицовку пластинами заключается в их расточке под запрессовку свер­нутых пластин. Расточка гильз ци­линдров проводится эльборовым рез­цом на алмазно-расточном станке модели 278Л в приспособлении кон­струкции А. Е. Алешкина (рис. 5.16).

Режимы резания при обработке гильз эльборовым резцами следую­щие: скорость резания v — 70 — 90 мм/мин; подача s — 0,03 мм/об; глу­бина резания t_p — 0,015 — 0,2 мм.

При подаче 0,04 мм/об обеспечи­вается шероховатость поверхности Ra 0,16 —0,32 мкм.

Затраты времени на растачивание отверстий гильз цилиндров двигате­ля КамАЗ-740 следующие: основное технологическое время — 12,2 мин; вспомогательное время — 1,2 мин; организационно-техническое — 0,4 мин; время перерывов — 0,2 мин; штучное время — 15 мин.

Сущность изготовления пластин состоит в подборе стальной ленты для резки ее на мерные пластины, вы­боре толщины пластин, определении натяга при запрессовке и усилия за­прессовки, определении длины пла­стин, раскрое стальной ленты на мер­ные куски, резке стальной ленты на мерные пластины и шлифовании кро­мок пластин.

Для изготовления пластин приме­няют холоднокатаную ленту из угле­родистой стали марок У8А и УША. Геометрические размеры пластин в зависимости от технологического ди­аметра цилиндров после их расточки представлены в табл. 5.4. Нижнюю границу толщины пластин выбирают

Рис. 5.16. Приспособление для центровки и закрепления гильзы цилиндров на столе расточного станка:

1 — стол станка;2 — опорная пли га приспособления; 3—приспособление для центровки и закрепления гильзы цилиндров; 4 — нижний пояс зажина гильзы цилиндров; 5 — верхний пояс зажима гильзы ци­линдров; 6 — резец; 7 — шпиндельная голодна; 8 — шпиндель; 9 — ножка индикаторного приспособлен ин совмещения оси гильзы цилиндров с осью шпинделя; 10 — индикатор приспособления; 11—верхний посадоч­ный поясок приспособления; 12 — гильза цилиндров; 13 — нижний посадочный поясок приспособления; 14 -— стяжной винт пояса с рукояткой

Рис. 5.17. Схема резки стальной ленты на мерные пластины:

1— микрометр для установления точной длины мерной пластины; 2 — мерная пластина длиной l_п; 3 — направляющие подвижного ножа; 4 — подвижной нож гильотинных ножниц; 5 — щетки для очистки стальной ленты от смазки; 6 — рулон стальной ленты, установленный на рамках барабана: 7 — ранки барабана; 8 — неподвижный нож гильотинных нож­ниц; 9 — пакет пластин

исходя из обеспечения максималь­ных свойств упругости: выход за вер­хнюю границу толщины затрудняет установку сменных пластин и увели­чивает расход материала. Для вос­становления гильз цилиндров двига­теля КамАЗ рекомендуется толщина пластин 0,6 мм.

Резка стальной ленты на пластины (рис. 5.17) указанных в табл. 5.4 раз­меров проводится на приспособлении гильотинными ножницами (рис. 5.18). Эталонный размер между неподвиж­ным ножом гильотинных ножниц и упором микрометрического винта ус­танавливается но набору калибро­ванных плит или специально изготов­ленной плитой — калибром.

Отрезанные пластины собирают в пакеты по 20 — 40 штук для шлифо­вания торцов. Шлифование торцовых кромок осуществляется на заточном станке типа ЗБ642 шлифовальным кругом ПП 600X80X305 15А-40-50 П СТ 17К5 35 м/с, А. Зажим с пакетом пластин устанавливают на стол стан­ка и фиксируют. Вначале обрабаты­вается "как чисто" под углом 90° к длинной стороне первый торец пла­стин в пакете, затем, после поворота на 180", — второй, до получения тре­буемого размера. После шлифования у каждой пластины напильником снимают заусеницы на кромках и пластины подвергают контролю (рис. 5.19).

Таблица 5.4. Геометрические размеры пластин в миллиметрах для восстановления гильз цилиндров КамАЗ-740, мм

Облицовка внутренней поверхно­сти гильз цилиндров пластинами осу­ществляется свертыванием пластин в цилиндр в пресс-форме и перемеще­ния ее из пресс-формы в гильзу цилиндров штоком гидравлического пресса (рис. 5.20). Для свертывания пластин и ввода их в пресс-форму ис­пользуется захват, показанный на рис. 5.21. Ширина полуколец захвата должна быть в 2 раза меньше ширины пластины.

Предварительно свернутая пла­стина вводится в пресс-форму (рис. 5.22) с накидным 13 и кольцевым 12 замками, которая устанавливается в специальное приспособление, состоящее из плиты 1 с неподвижно за­крепленным упором 2. С упором контактирует полукольцо 3 пресс-формы с направляющими 19 при установ­ке ее в приспособление с предварительно свернутой пластиной 4.. Вто­рое полукольцо входит в контакт с по­движным контактом 5, который за­креплен на штоке 6 пневмоцилиндра 7. Шток пневмоцилиндра перемещает упор по направляющим, закреп­ленным болтом 8 и штифтом 9. Воздух в пневмоцилиндр подается от ресиве­ра при помощи тройника 11.

После сжатия упорами полуколь­ца запираются замками, и пресс-форма устанавливается при помощи центрирующего кольца (рис. 5.23), имеющего две выточки, на деталь. Перемещение пластины из пресс-формы в восстанавливаемое отверстие осуществляется гидравличе­ским прессом с усилием 15— 18 кН посредством калиброванного пуансона, имеющего две ступени, диаметры которых определяются диаметра­ми внутренней части пояса пластин и диаметром отверстия детали с уче­том обеспечения зазора в сопряжени­ях в предел ах 0,02 — 0,03 мм.

После ввода первой (нижней) пластины вводится вторая (верхняя) заподлицо с торцом гильзы. При этом вертикальные стыки первой и второй

пластин должны располагаться под углом 180°, место стыка не должно ощущаться пальцами, при постуки­вании твердым предметом по пластинам в зоне стыков звук должен быть чистым, звонким, а не глухим. Удерживаются пластины на внутренней поверхности гильзы цилиндров в результате сил трения, возникающих вследствие их напряженного состояния.

Облицованные гильзы цилиндров хонингуют (см. раздел 4). После обработки овальность и конусность внутренней поверхности цилиндра не дол­жна превышать 0,025 мм. Геометрические размеры гильзы цилиндров двигателей КамАЗ-740, восстанов­ленной пластинированием, показаны на рис. 5.24.