UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI Facultatea de Transporturi Sectia: Autovehicule Rutiere Disciplina: Fabricarea si Repararea Autovehiculelor
Proiectarea tehnologiei de fabricare si reconditionare a starii tehnice al arborelui de distributie
Indrumator Proiect:
Student: CaramihaiDenis Grupa: 8403A
Conf. dr. ing. N. Bejan
2017-2018
Cuprins Cap.1. Proiectarea tehnologiei de fabricare a reperului 1.1. Analiza constructiv functionala a reperului 1.2. Intocmirea itinerariului tehnologic de fabricatie 1.2.1. Stabilirea conditiilor tehnice 1.2.2. Materiale 1.2.3. Alegerea semifabricatului 1.3. Tehnologia de prelucrare mecanica a reperului 1.3.1. Aspecte particulare si etapele principale ale procesului tehnologic de prelucrare 1.3.2. Alegerea bazelor tehnologice 1.3.3. Calculul adaosului de prelucrare 1.3.4. Calculul regimului de lucru pentru o operatie 1.3.5. Normarea tehnica a unei operatii 1.4. Intocmirea documentatiei tehnologice 1.4.1. Intocmirea fisei tehnologice si a planului de operatii 1.5. Realizarea modelului geometric 3D 1.6. Intocmirea programului de fabricare asistata a reperului Cap.2. Proiectarea tehnologiei de restabilire a starii tehnice a reperului 2.1. Constatarea starii tehnice a reperului - Desen de constatare - Tabel cu date privind starea tehnica 2.2. Proiectarea tehnologiei de reconditionare a reperului 2.3. Proiectarea tehnologiei de asamblare a reperului 2.3.1. Desen de ansamblu a subansamblului din care face parte reperul (cote gabarit si legaturi principale) 2.3.2. Conditii tehnice de asamblare Cap. 3. Norme de protectia muncii si PSI
Cap.1. Proiectarea tehnologiei de fabricare a elementelor mecanismului de distribuţie pentru un motor 1.4 MPI 1.1. Analiza constructivă şi funcţională a mecanismului de distribuţie Arborele cu came,
sau arborele de distribuţie este piesa principală care antrenează
mecanismul de distribuţie, de corectitudinea distribuţiei depinzand corectitudinea poziţiei şi durata fazelor de de admisi e
şi evacuare din ciclul motor. Principalele parţi ale arborelui cu
came sunt: -
camele de evacuare şi admisie, având profilul, numarul şi poziţia vîrfului corespunzator duratei şi poziţiei fazelor respective în cadrul ciclului motor;
-
fusurile paliere, al căror numar depinde de lungimea motorului, dar există cel puţin două paliere care înconjoară o pereche de came;
-
cama circulară, execntricul de antrenare al pompei de benzină, în cazul motoarelor cu aprindere prin scânteie, dotate cu pompe de alimentare acţio nate mecanic;
-
pinionul pentru antrenarea pompei de ulei şi, eventual, alte pinioane pentru antrenarea unor organe ale motorului.
Având în vedere numărul mare de lagăre de sprijin, arborele cu came nu are o solicitare mecanică
importantă şi este o piesă static nedeterminată. Pentru o mai bună utilizare a materialului
arborelui şi pentru reducerea greutaţii proprii, unii arbori de distribuţie se confecţionează de formă cilindrică, obţinută fie prin găurirea pe toată lungimea a arborelui (operaţie dificilă din cauza lungimii mari necesare burghiului), fie prin turnarea semifabricatului sub forma tubulară. Principala solicitare a arborelui cu came este solicitarea la uzură, având valori importante atât pentru suprafeţele fusuri lor paliere cât mai ales pentru suprafeţele de lucru ale camelor. La capătul arborelui cu came este montată o roată de curea dinţată. Aceasta va prelua mişcare şi energie de la arborele cotit al motorului prin intermediul curelei dinţate. Se foloseste curea şi roată dinţate deoarece nu este permisă pa tinarea curelei pe roata de curea. Aceasta ar duce la efecte catastrofale pentru motor, nemaifiind respectate momentele de deschidere a supapelor, rezultand coliziuni ale supapelor cu cilindri.
De la camele situate
pe arborele cu came până la supape mişcarea se transmite prin
intermediul culbutorilor care sunt fixati pe axul culbutorilor.
Culbutorii acţionează direct pe supapă,
în cazul automobilului Logan fiind elimat sistemul cu tije împingătoare. Acestia sunt susţinuti de axulu culbutorilor şi sunt asemănători unor pârghii, avand o parte în contact cu cama iar cealaltă în contact cu supapa.
1.2. Itinerariul tehnologic de fabricare a mecanismului de distribuţie 1.2.2. Stabilirea condiţilor tehnice de fabr icare
Condiţiile tehnice principale la fabricarea arborelui cu came privesc precizia de execuţie a fusurilor şi a camelor, ca şi duritatea lor superficială. Precizia lor dimensională trebuie să se incadreze în toleranţe de 0,04...0,05 mm pe porţiunea cilindrică
şi 0,02...0,04 pe porţiunea activă de ridicare a profilului, înălţimea de ridicare a tachetului
asigurată de vârful camei trebuie să fie respectatăcu abateri de maximum 0,01...0,012 mm. Poziţia unghiulară a vârfului camelor trebuie să se respecte cu toleranţe de 1 ...2 . °
°
Precizia dimensională a fusurilor paliere se înscrie ăm standardul de calitate 6 ISO, cu conicitate şi ovalitate admise de 0,01...0,02 mm, iar abaterea maximă admisă de la concentricitatea axelor fusurilor paliere se admite de 0,04...0,06 mm.
Rugozitatea fusurilor paliere şi a suprafeţelor de lucru ale canalelor trebuie să fie de circa R a= 0,6...0,2 μm, iar duritatea aceloraşi suprafeţe se înscrie în valorile
54 -52 HRC.
În cazul roţii de curea precizia dimensională a diametrelor alezajului precum şi precizia lăţimii roţii se înscrie în calitatea 8 ISO. Precizia formei geometrice şi a poziţiei suprafeţelor este relativ ridicată, admiţânduse abateri de la perpendicularitatea suprafeţei frontale pe axa de simetrie a alezajului de aprox 0,04 mm. D uritatea
superficială a danturii şi a alezajului trebuie sa fie de circa 52-54 HRC.
Rugozitatea danturii trebuie sa fie de aproximativ R a=1,6 μm. Culbutorul va avea pe porţiunile de contact cu
Precizia
cama şi cu supapa rugozitatea R a=0,4 μm.
lor dimensională trebuie să se incadreze în toleranţe de 0,04...0,05 mm pe porţiunile de , iar
duritatea aceloraşi suprafeţe se înscrie în valorile 54-52 HRC. Axul culbutorilor
va avea precizia dimensională înscrisă în standardul de calitate 6 ISO, cu
conicitate şi ovalitate admise de 0,01...0,02 mm, iar abaterea maximă admisă de la concentricitatea se admite de 0,04...0,06 mm. Rugozitatea fusurilor paliere şi a suprafeţelor de lucru ale canalelor trebuie să fie de circa R a= 0,4 μm, iar duritatea aceloraşi suprafeţe se înscrie în valorile 54-52 HRC.
1.2.2. Alegerea materialelor Oţelurile folosite pentru fabricarea arborilor cu came sunt oţeluri carbon de calitate sau slab aliate, cum ar fi OLC 10, OLC 15, OLC 45x, OLC55 STAS 880 18MC10, 31M14 STAS 791- 79
— 79 sau l5C08,
si se matritează în mai multe etape realizîndu-se precizie
dimensională în calităţile 12—13 ISO, ceea, ce necesită adaosuri de prelucrare mai mari ca la turnare, de ordinul 1,5.. .2,5 mm.
În cazul arborelui cu came ce echipeaza automobilul Dacia Logan se alege OLC 45, acesta realizânduse prin matriţare în mai multe etape. Roata de curea
şi culbutori se realizează prin turnare din fontă.
Axul culbutorilor se realizează din OLC 1 5 dintr-un semifabricat laminat.
1.2.3.Alegerea semifabricatelor Semfabricatele de arbori de distributie se confectionează din font ă sau oţel si se pot obtine prin turnare sau matri ţare. Pentru piesele unicat se practica forjarea.
Se toarnă arbori cu came din fontă cenuşie sau fontă cu grafit nodular având un continut mediu de 3,2 % C si ca principale elemente de aliere Si, Mn, Mo, Cr. Turnarea se face in cochilie sau in coji de bachelită, ceea ce reprezinta procedee de precizie ridicată , deci semifabricatul va avea o forma apropiata de forma finită, prelucrarile mecanice necesare fiind
într-un numar mai redus. Alte avantaje constau in faptul ca se poate turna semifabricat tubular si că, prin montare in forma de turnare a unor bare metalice cu rol de răcitoare în dreptul camelor si fusurilor, se poate obtine o duritate superficiala sporita a lor, ceea ce usureaza procesul de tratament termic de durificare. Principalul dezavantaj al turnări, r ămâne dificultatea mare a procedeului, dificultate care decurge din forma complicată a axei cu came, care creeaza pericolul umplerii incomplete (in special in zona virfului camelor) a formei de turnare. Deaceea se practica turnarea simultană prin mai multe orificii de turnare.
Semifabricatele confecţionate din oţel se obţin a proape exclusiv prin matriţare î n mai multe etape (foarte rar ele se toarnă ).
În cazul autovehiculului Logan semifabricatul folosit pentru fabricarea arborelui cu came este din OLC 45 şi se obţine prin matriţare. Axul culbutorilor se obţine din semifabricat laminat OLC 15. Roata de curea
şi culbutorii se toarnă din fontă.
1.3. Tehnologia de prelucrare mecanică
1.3.1. Aspecte particulare şi etape principale ale procesului tehnologic de prelucrare În cazul arborelui de distribuţie prelucrarea mecanică este un proces dificil din cauza raportului nefavorabil
dintre lungimea şi diametrul, în cazul sprijinirii lui între vâr furi. Se
impune, deci, sprijinirea suplimentară, prin inter mediul unei linete, a fusului palier central. Rezulta că principalele suprafeţe de bazare şi fixare sînt două găuri de centrare de tipul cu con de protecţie
executate în suprafeţele frontale ale arborelui de distribuţie, la care se adaugă
suprafaţa suplimentară de rezemare a palierului central; antrenarea arborelui se face de la unul din capete prins în universalul maşinii -unelte. Pentru a se obţine precizia de formă geometrică impusă, primele operaţii sînt prelucrate prin frezare sau strunjire a suprafeţelor frontale şi centruirea, apoi strunjirea palierului central.
Prelucrarea prin strunjire eboş, finisare şi rectificare se face simultan pentru toate palierele şi camele, pe principiul copierii după arbore etalon, pe strunguri semiautomate multicuţite. La camele cu înălţime de ridicare mai mică de 6 mm, prelucrarea se face prin copiere la o poziţie unghiulară constantă a cuţitelor iar pentru înălţimi de ridicare ce depăşesc ,
6
mm, copierea se face cu portcuţite oscilante La semifabricatele matriţate este necesară o .
strunjire de degroşare şi finisare a porţiunii cilindrice dintre came şi dintre paliere care se realizează
tot simultan pe strunguri multicuţit. La semifabricatele turnate, care au o precizie
ridicată, aceste operaţii nu sînt necesare. Tratamentul termic este o operaţie de mare importanţă, care poate provoca deformări remanente ce vor duce la rebutarea piesei. El constă dintr -o călire ur mată de răcire în ulei, iar
pentru asigurarea unei răciri uniforme a piesei (ceea ce reduce pericolul apariţiei deformărilor) se practică răcire cu ulei sub presiune sau cu ulei avînd debitul parţial r eglat, piesa fiind introdusă într -un fel de matriţă foarte precisă şi împreună cu aceasta cufundîndu se în ulei. Prelucrarea mecanică a arborelui cu came se încheie cu finisarea camelor şi fusurilor prin rectificare şi durificare. Ca si la operaţiile pr ecedente, se practică prelucrarea simultană a tuturor camelor, pe principiul copierii după şablon. Durificarea se face prin tasare -rulare şi, în general, se practică
simultan cu tratamentul termic. Maşinile de rectificat arbori cu came sînt
de construcţie specială.
Controlul final cuprinde controlul de formă, dimensional, de calitate a suprafeţelor camelor, de duritate superficială şi poziţie reciprocă a axelor de simetrie. El se execută pe o instalaţie specializată, cu ajutorul unui ax cu came etalon, pe principiul copierii: axa etalon şi axa controlată se rotesc sincron şi un set de comparatoare indică abaterile dimensionale ale axului controlat faţă de axul etalon. Tehnologia de prelucrare mecanică a roţii de curea este formată dintr -o succesiune de operaţii (strunjiri interioare şi exterioare, găuriri) care asigură precizia formei şi dimensiunilor impuse piesei finite, după care se execută danturarea . Principala bază de aşezare pentru prelucrarea oricărei roţi ce se va monta pe un arbore (cu pană sau caneluri) este alezajul roţii, care se va prelucra, în consecinţă, pri mul prin bazarea piesei pe axa
suprafeţe brute. Ca bază auxiliară se adoptă o suprafaţă perpendiculară pe
de simetrie a roţii şi se va prelucra după degroşarea alezajului . În general se execută operaţii de strunjire eboş şi finisare şi rareori, numai dacă prin
condiţiile tehnice se impun rugozităţi mici ale suprafeţelor, se execută rectificări. Pentru finisarea flancurilor danturii se execută şeveruirea ei. Controlul danturii.
roţilor dinţate se execută în scopul determinării erorilor de execuţie a
Erorile de execuţie ale danturii s unt formate din ansamblul erorilor la dimensiunile
cercului de divizare, la grosimea dintelui şi la dimensiunea pasului, la înălţimea vîrfului şi piciorului dintelui, la forma profilului dintelui, la valoarea unghiului de angrenare. Erorile de
montare sînt formate din eroarea valorii distanţe dintre axe, abaterea de la paralelism sau abaterea
de la valoarea nominală a unghiului dintre ax e, abaterea de la valoarea jocului în
angrenaj. Axul culbutorilor va avea un procede u de fabricaţie relativ simplu. Acesta se execută
din semifabricat laminat supus operaţiilor de strunjire, frzare şi gaurire. Va avea loc şi o rectificare pentru obţinerea unei bune rugozităţi a suprafetelor pe care vor fi montaţi culbutori. Principalele baze de aşezare vor fi, la fel ca în cazul arborelui cu came, porţiunile de capat ale axului. Acesta va fi frezat şi gaurit la capete la fel Culbutorii
ca şi arborele de distributie.
sunt executaţi din fontă, prin turnare. Ei vor fi supusi unor operaţii de
frezare, strunjire şi rectificare.
1.3.2. Alegerea bazelor tehnologice În cazul arborelui cu came ca baze tehnologice se aleg capetele de arbore unde se vor prelucra gauri de centrare. Acestea se pot realiza pe strung sau, în cazul producţiei de serie pe maşini
specializate. Aceste maşini au în compoziţia lor câte două capete de centruit şi frezat care se rotes c continuu cu turaţiile date de vitezele optime de aschiere (fig. 1.1). Semifabricatul este asezat într -un dispozitiv care se deplasează la cele două posturi prin intermediul masei deplasabile pe ghidaje. Poziţia corectă a semifabricatului, în plan vertical, pe masa maşinii, se obţine prin reglarea elementelor de asezare 1,2,3 prin care se modifică cotele h 1, h2, h3, h4, h5, h6, pâna ce linia centrelor este paralelă cu axa maşinii: h01=h02=h03=(h1+h2)/2==(h3+h4)/2=(h5+h6)/2, mm.
În planul orizontal centrarea se face verificând (cu un vârf montat în arborele pricipal al maşinii), în lungul sculei, dacă generatoarea A 1B1;A2B2; este paralelă cu direcţia de mişcare a sculei. Înainte de a trasa şi executa găurile de centrare se verifică dacă centrele celor două suprafeţe frontale definesc o axă de rotaţie, corectă pentru arbore. Verificarea se face prin verificarea poziţiei celor două centre O 1 şi O2, prin rotirea piesei cu ajutorul platoului rotativ al mesei maşinii. Se obţine astfel o repartiţie uniformă a adaosului de prelucrare. Gaura de centare pe care o executăm pe arborele cu came de la Dacia Logan 1.4 MPI este: A 2 STAS 1361- 82
cu rugozităţile: Ra=0,8 Ra=3,2
Principala bază de aşezare pentru prelucrarea roţi de curea ce se va monta pe arborele cu came
este alezajul roţii, care se va prelucra, în consecinţă, pri mul prin bazarea piesei pe
suprafeţe brute. Ca bază auxiliară se adoptă o suprafaţă perpendiculară pe axa de simetrie a roţii şi se va prelucra după degroşare a alezajului. La fel ca în cazul arborelui cu came, la axul culbutorilor, ca baze tehnologice se aleg capetele de arbore unde se vor prelucra gauri de centrare. Acestea se pot realiza pe strung sau,
în cazul producţiei de serie pe maşini specializate. Reglarea, fixarea şi găurirea piesei se face în mod analog tehnologiei descrise mai sus, la arborele cu came, găurile de centrare fiind de tipul: A 2 STAS 1361- 82 Culbutorii
cu rugozităţile: Ra=0,8 Ra=3,2 vor avea ca bază de aşe zare alezajul principal al acestora. Acesta se va
prelucra prima dată prin bazarea piesei pe suprafeţe brute.
Fig. 1.1. Schema unui agregat de frezat suprafeţe centrale şi de centruit.
Fig. 1.2. Prelucrarea suprafeţelor frontale şi a găurilor de centrare pe maţini de găurit şi frezat orizontale
1.3.3. Calculul adaosului de prelucrare 1. Pentru fusurile paliere a. Rectificare de finisare Diametrul nominal d=58 mm dupa rectificarea de finisare Lungimea de rectificare l=18 mm In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.6(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=0.4mm Diametrul palireului inainte de rectificare de finisare va fi d sem
d Ap 58 0.4 58.4mm
b. Rectificare ebos Diametrul nominal d=58.4mm dupa rectificarea ebos Lungimea de rectificare l=18 mm In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.6(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=0.4mm Diametrul palireului inainte de rectificare de finisare va fi d sem
d Ap 58.4 0.4 58.8mm
c. Strunjire de finisare Diametrul nominal d=58.8mm dupa strunjirea de finisare Lungimea de rectificare l=18 mm Clasa de precizie asemifabriatului matritat I In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.48(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=1.1mm Diametrul palireului inainte de srunjirea de finisare va fi
d sem
d Ap 58.8 1.1 59.9mm d. Strunjire de degrosare
Diametrul nominal d=59.9mm dupa strunjirea de derosare Lungimea de rectificare l=18 mm Clasa de precizie asemifabriatului matritat I In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.48(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=1.1mm Diametrul palireului inainte de srunjirea de degrosare va fi d sem
d Ap 59.9 1.1 61mm
e. Pentru forjare Se recomanda un adaos de 1.25mm pentru dimensiunea piesei si precizia matritariidi tab 8.23 cu abatere pediametru de 0.9 mm Din matritare piesa va avea diametrul maxim d max Iar diametrul minimva fi d min
d sem
1.25
0.9
d sem
1.25
0.9
63.15mm
61.35mm
2. Pentru intervalele dintre came a. Rectificare de finisare Diametrul nominal d=37mm dupa rectificarea de finisa re Lungimea de rectificare l=15mm In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.6(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=0.35mm Diametrul intervalelor dintre came inainte de rectificare de finisare va fi d sem
d Ap 41 0.35 37.35mm
b. Rectificare ebos Diametrul nominal d=37.35mm dupa rectificarea de ebos Lungimea de rectificare l=15mm In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.6(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=0.35mm Diametrul intervalelor dintre came inainte de rectificare de finisare va fi d sem
d Ap 41.35 0.35 37.7mm c. Strunjire de finisare
Diametrul nominal d=37.7mm dupa strunjirea de finisare
Lungimea de rectificare l=15mm Clasa de precizie asemifabriatului matritat I In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.48(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=1.0mm Diametrul intervalelor dintre came inainte de srunjirea de finisare va fi d sem
d Ap 37.7 1.0 38.7mm
d. Strunjire de degrosare Diametrul nominal d=38.7mm dupa strunjirea de derosare Lungimea de rectificare l=15mm Clasa de precizie asemifabriatului matritat I In functie de aceste doua elemente se ia din tabelul 8.48(Vlase)adaosul de prelucrare Ap=1.0mm Diametrul intervalelor dintre came inainte de srunjirea de degrosare va fi d sem
d Ap 38.7 1.0 39.7mm
e. Pentru forjare Se recomanda un adaos de 1.0mm pentru dimensiunea piesei si precizia matritariidi tab 8.23 cu abatere pediametru de 0.5 mm Din matritare piesa va avea diametrul maxim d max Iar diametrul minimva fi d min
d sem
1.0
0.5
d sem
1.0
0.5
41.3mm
40.2mm
3. Pentru lungimea arborelui (suprafetele frontale) Pentru frezare frontala Diametrul suprafetei din fata D1=58 mm Diametrul suprafetei din spate D2=34 mm Lungimea piesei este 524 mm Pentru aceste dimensiuni in tab 8.1(Vlase) se recomanda adaosul de prelucrare de 1.0mm pe o parte si se recomanda pentru lungimea piesei la matritare adaos total de Lungimea arborelui va fi
Lmax
524 2 1 4 3
533mm
Lmin
524 2 1 8 2
532mm
3
4 2
mm tabelul 8.23
BIBLIOGRAFIE 1. R. Radulescu- Fabricarea pieselor auto si masurari mecanice, EDP-Bucuresti1983
1. Picoş C. Calculul adaosurilor de prelucrare şi a regimurilor de aşchiere, Editura Tehnică, Bucureşti,1974
2. Vlase A., Sturzu A., ş. a.
Regimuri de aşchiere adaosuri de prelucrare şi
norme tehnice de timp, Editura Tehnică, Bucureşti, 198 3
