Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Омский государственный университет путей сообщения
(ОмГУПС (ОмИИТ))
Кафедра «Технология транспортного машиностроения и ремонта
подвижного состава»
Разработка технологии изготовления и ремонта деталей подвижного состава
Пояснительная записка к курсовой работе по
дисциплине «Производство и ремонт подвижного состава»
Выполнил:
студент гр. 12 И
____________ Соколов И. В.
«___»_________________2016
Проверил:
Доцент кафедры ТТМ и РПС
______________ Обрывалин А.В.
«___»_________________2016
Омск 2016
Омский государственный университет путей сообщения
Кафедра
«ТЕХНОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ
И РЕМОНТА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА»
ЗАДАНИЕ
на курсовую работу по дисциплине
«Производство и ремонт подвижного состава»
Студента: гр. 12 и, Соколова Ильи Вадимовича.
Руководитель работы: к.т.н., доцент Обрывалин Алексей Викторович.
Сроки проектирования: с 07.09.2016 по 26.12.2016.
Тема курсовой работы: «Разработка технологии изготовления и ремонта колеса грузового вагона».
Изделие: Колесо
Состав проекта:
Графическая часть: чертеж детали, технологический процесс изготовления детали, технологический процесс ремонта детали
Расчетно-пояснительная записка (40-50 стр.):
Реферат.
Содержание.
Введение.
-
Конструкторско-технологический анализ объекта проектирования.
Анализ конструкции и эксплуатационных показателей изделия.
Анализ технологичности конструкции изделия.
-
Разработка технологического процесса изготовления изделия.
Выбор и обоснование способа производства заготовки.
Проектирование технологического маршрута изготовления изделия.
Проектирование технологической операции механической обработки.
-
Разработка технологического процесса ремонта изделия.
Выбор и обоснование способа восстановления работоспособности изделия.
Проектирование технологического маршрута ремонта изделия.
Разработка технологической операции по восстановлению изношенной поверхности изделия.
-
Технико-экономические расчеты.
Определение себестоимости и трудоемкости изготовления изделия.
Определение себестоимости и трудоемкости ремонта изделия.
Заключение.
Библиографический список.
Приложения. Комплект технологических документов.
Руководитель работы А. В. Обрывалин
Реферат
УДК 621.9.06-529(03)
Реферат содержит 28 страниц, 2 рисунка, 2 таблицы, 13 источников, 3 листа графического материала.
Ключевые слова: технология, изготовление, ремонт, колесо.
Содержание
Введение
Целью курсовой работы является усовершенствование типового технологического процесса изготовления и ремонта колеса грузового вагона.
Колесная пара является основным узлом подвижного состава и доля выхода из строя этого элемента велика, поэтому на основе современных технологий необходимо модернизировать инструкции по ремонту и изготовлению и внедрить в Систему Технического Обслуживания и Ремонта (СТОР).
В процессе работы необходимо подробно изучить существующую технологию производства и ремонта колеса грузового вагона, предложить свой технологический процесс, основанный на последних передовых разработках, правильно составить конструкторско – технологическую документацию на основе предложенного технологического процесса, а также научиться управлять производственным процессом с расчетом на высокий показатель производительности труда.
1 Конструкторско-технологический анализ объекта проектирования
Анализ конструкции и эксплуатационных показателей изделия
Колесные пары предназначены для направления движения вагонов по рельсовому пути и восприятия всех нагрузок, передающихся от вагона на рельсы и обратно. Конструкция и техническое состояние колёсных пар оказывают влияние на плавность хода, величину сил, возникающих при взаимодействии вагона и пути, и сопротивление движению.
Колесные пары – наиболее ответственные узлы вагонов, от их исправного состояния во многом зависит безопасность движения поездов и работоспособность вагона. Колесные пары должны удовлетворять следующим требованиям: обладать достаточной прочностью, износостойкостью, иметь небольшую массу для снижения тары вагона и уменьшения динамического воздействия на верхнее строение пути, а также обладать некоторой упругостью для смягчения динамических сил, возникающих при движении вагона.
Стальное цельнокатаное колесо состоит из диска, обода, ступицы колеса и поверхности катания. Номинальный размер ширины обода – 130 мм. На расстоянии 70 мм от внутренней грани (базовой) обода колеса, расположен воображаемый круг катания, используемый для измерения специальными инструментами диаметра колеса, толщины обода и проката. Противоположная грань – наружная. Ступица с ободом объединены диском, расположенным под некоторым углом к плоскости круга катания, что придает колесу упругость и способствует снижению уровня динамических сил во время движения вагона.
Рисунок 1 – Цельнокатаное колесо грузового вагона
Анализ технологичности конструкции изделия
На колеса цельнокатаные распространяются требования к конструкции и размерам по ГОСТ 9036.
Колесо имеет достаточно сложную форму обода и поверхности катания. Посадочная поверхность имеет простую форму. На чертеже большая часть размеров нанесена от одной поверхности, это позволяет совместить конструкторскую и технологическую базу, что в свою очередь повысит точность изготовления колеса.
Допускается обработка наружной поверхности ступицы и боковой поверхности обода с наружной стороны колеса с шероховатостью Rz80, а также всех поверхностей диска или их частей с шероховатостью Rz40.
Колесо изготавливается из стали марки 2. Химический состав стили регламентирован ГОСТ 10791-2004. Допускается изготовление из стали марки Т по ТУ 0943-209ОП-01124323-2009.
Поверхность колес должна быть без дефектов; плен, закатов, трещин, раскатанных загрязнений. Для устранения дефектов допускается механическая обработка поверхностей по ГОСТ 10791-2004.
До термообработки допускается абразивная зачистка дефектов и неровностей поверхности колес (кроме мест перехода от обода к диску), но выводящая сечение за минимальные размеры. Шероховатость обрабатываемых поверхностей 40 мкм (Ra < 12,5 мим). После термообработки допускается зачистка местных неровностей боковых поверхностей обода глубиной до 0,3 мм.
Поверхность колес должна быть без окалины и защищена от коррозии. Методы предотвращения или удаления окалины, качество поверхности должны соответствовать требованиям технической документации, согласованной с потребителем.
Ободья колес подвергают упрочняющей термической обработке прерывистой закалкой и отпуском. Температура отпуска колес – не менее 450 °С.
Сходимость обода колеса при радиальной разрезке после термической обработки должна быть не менее 1 и не более 5 мм. Расходимость не допускается.
Диски колес, изготовленных по ГОСТ 9036, подвергают упрочнению обработкой дробью и защищают от коррозии.
Остальные технические требования по ГОСТ 10791-2004.2 «Разработка технологического процесса изготовления изделия».
Разработка технологического процесса изготовления изделия
Выбор и обоснование способа производства заготовки
Цельнокатаные колеса были признаны более надежными и совершенными в отличие от стальных литых колес, в изготовлении которых была применена центробежная отливка и ввод в металл марганца с другими легирующими элементами. По прочности и износостойкости литые значительно уступают цельнокатаным колесам.
Технологический процесс изготовления стальных цельнокатаных колес состоит из операций ковки, прессовки, прокатки, выгибки и термической обработки. Заготовки для колес диаметром 950 мм, массой 475 – 500 кг вырезают из многогранных слитков на станках. Затем заготовки помещают в методические печи, равномерно нагревают, подают под гидравлический пресс и подвергают сначала свободной обжимке до уменьшения высоты в два раза, а потом вторичной обжимке в подкладном штампе со сверлением отверстия в центре. После этого заготовку подают под второй пресс большим усилием и ее снова обжимают, придавая форму колеса с окончательными размерами диска у ступицы и отверстия в ней, и направляют на прокатный стан для получения необходимой формы диска у обода, обода и поверхности катания с гребнем. С прокатного стана колесо подают на пресс, где штампом выгибают диск и калибруют колесо.
После прокатки колеса направляют на станки для механической обработки поверхности катания, гребня, внутренней грани обода, наружного торца ступицы и предварительной ее расточки. Производят сверление отверстия. После обработки подвергают закалке и отпуску для получения требуемых механических свойств колеса, а именно, колеса одной плавки загружают в кольцевые печи и нагревают. Затем охлаждают на вращающихся столах обрызгиванием поверхности катания колес водой, температуры 30 – 40°С, в течение 2 минут. Колеса с закаленной поверхностью катания подвергают отпуску в печах и охлаждают.
Механические свойства термически обработанных колес должны соответствовать следующим нормам:
временное сопротивление 880 – 1080 МН/м2;
относительное удлинение не менее 10%;
относительное сужение не менее 16% и твердость НВ 2430 (248).
2.2 Проектирование технологического маршрута изготовления изделия
Таблица 1 – Технология изготовления цельнокатаного колеса грузового вагона
Наименование операции
|
Последовательность выполнения
|
Оборудование, приспособления,
режимы и условия выполнения
операции
|
005 Заготовительная
|
Подбор исходного материала заготовки колеса (слиток многогранного сечения типа «ромашка») Разделение слитка на заготовки
|
Слитки должны иметь клеймо с номером плавки
Слиткоразрезной станок. Резка слитков заканчивается при получении шеек между заготовками диаметром 150 – 160 мм
|
Продолжение таблицы 1
|
Разломка надрезанного слитка
|
Гидравлический слитколоматель. Усилие на разделочный клин пресса 2000 кН. На каждую заготовку ставят клеймо с номером плавки
|
Нагрев заготовок
|
Методическая четырехзонная печь с температурой в рабочем пространстве печи позонно 980 – 1330 °С. Время нагрева 5 – 6 ч. Температура заготовок перед выдачей из печи 1280 – 1300°
|
Предварительное обжатие заготовки на 40 – 50% от первоначальной высоты для удаления окалины
Окончательное обжатие в калибровочном кольце до его заполнения
|
Гидравлический пресс усилием 30 000 кН. Окалина удаляется с заготовки и стола водой
|
Разгонка металла пуансоном и наметка отверстия под ступицу
|
Гидравлический пресс усилием 30 000 кН. Заготовка на разгонку поступает вместе с калибровочным кольцом
|
Прошивка отверстия заготовки
|
Гидравлический пресс усилием 30 000 кН (можно 5000 кН). Стол с ручьем для удаления выдавки
|
Продолжение таблицы 1
|
Формовка заготовки колеса с окончательными размерами ступицы, диска у ступицы и отверстия в ней
|
Гидравлический пресс усилием 70 000 кН. Операция проводится в формовочных штампах за один ход пресса. Заготовка должна садиться на оправку без перекоса, а оправка плотно входить в гнездо стола пресса во избежание разно-стенности ступицы. С заготовки сдувается окалина
|
010 Прокатная
|
Прокатка колеса с раскаткой диска у обода, обода с гребнем и поверхностью катания и получением номинальной ширины обода, наружного и внутренних диаметров колеса.
|
Семивалковый колесопрокатный стан. Продолжительность прокатки колеса 22 – 35 с. Температура металла после прокатки должна быть в пределах 1020 – 1040 °С
|
Выгибка диска, калибровка колеса по боковым поверхностям, маркирование обода по боковой наружной поверхности
|
Калибровочный гидравлический пресс усилием 30 000 кН. Верхний и нижний выгибные штампы. Матрица с клеймами. Температура металла после калибровки не ниже 940 оС
|
Продолжение таблицы 1
015 Контрольная
|
Периодическая проверка размеров колеса
|
После выгибки диска в горячем состоянии через каждые 10 шт.
|
020 Термическая
|
Изотермическая выдержка колес с целью предупреждения образования флокенов в металле
|
Колодцевые печи с песочным затвором. Колеса сажают остывшими до 300 – 600 °С стопами по 6 шт. Температура в печи 600 – 670 °С, выдержка не менее 3 ч
|
025 Токарная
|
Осмотр и обмер колес
Предварительная обработка резанием перед термообработкой
|
Специальный измерительный инструмент.
Полуавтоматический токарно-карусельный станок мод. 1Б502. Колесо устанавливают на три кулачка планшайбы внутренней поверхностью обода вниз. Прижим колеса за ступицу происходит после подрезки ее торца
|
|
