1 Конструктивно - технологическая характеристика узла, условия на ремонт

Запорный механизм торцевых дверей полувагона.

Рисунок 1 – запорный механизм торцевых дверей полувагона.

Запорный механизм отливается из низколегированных сталей марок 15ГЛ, 20Л, 20ГЛ, 20ФЛ, по ГОСТ 977-88 или из сталей 20ГТЛ, 20Г1ФЛ, 20ФТЛ, 20ГФЛ и 20ГФТЛ по ГОСТ 22703-91. Химический состав стали 20ГФЛ приведен в таблице 1. Основные механические характеристики стали 20ГФЛ приведены в таблице 2.

Таблица 1 – Химический состав стали 20ГФЛ

Содержание элементов, %
С	Мn	Si	V	Cr, Ni, Cu не более	S, P не более
0,17 - 0,25	1,2 - 1,5	0,2 – 0,5	0,06 – 0,13	0,3	0,04

Таблица 2 - Основные механические характеристики стали 20ГФЛ

Предел текучести , МПа	Предел прочности , МПа	Предел выносливости , МПа	Относительное удлинение , %
314	510	200	17

По заданию необходимо произвести ремонт данных дефектов, представленные на рисунке 2.

Рисунок 2 – дефекты запорного механизма

где 1,2,3 – износ трущихся поверхностей;

4 – трещина (излом);

5– Трещина (излом).

Восста­новление изношенных поверхностей 1, 2, 3 запорного механизма (рисунок 2) производят наплавкой, если глуби­на выработок составляет не более 10 мм. Разрешается для ускорения процесса восстанавливать износ опорной поверхности 3 приваркой плотно пригнанной планки. Наплавленные поверхности подвергаются механической обработке. Для этой цели целесооб­разно применять вертикально-фрезерные станки. Изломы не ремонтируются.

2 Анализ технологичности узла и разработка мероприятий по обеспечению технологичности узла

Качество конструкции любого изделия, в том числе и вагона, определяется не только ее эксплуатационными показателями, но и рядом производственно-технологических свойств, учитывающих возможность организации наиболее рационального процесса изготовления или ремонта при заданном плане выпуска в конкретных производственных условиях, т. е. технологичностью конструкции.

Технологичной называется такая конструкция изделия или составляющих его элементов (деталей, сборочных единиц и др.), которая обеспечивает заданные эксплуатационные качества продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами труда, материалов.

Технологичная конструкция характеризуется простотой компоновки, совершенством форм. Расположение отдельных элементов обеспечивает удобство и наименьшую трудоемкость в процессе сборки и при выполнении ремонтных работ. Важным средством для достижения технологичности является широкое применение в новых конструкциях деталей, сборочных единиц, составных частей, входящих в ранее изготовленные изделия, а также нормализованных и стандартизованных деталей и сборочных единиц.

Стандартами единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) перед разработкой технологических процессов предусмотрена обязательная отработка конструкций на технологичность, которая должна осуществляться на всех стадиях проектирования и изготовления изделия. Технологичность конструкции необходимо рассматривать применительно ко всему изделию в целом и по всем его составным частям. При проектировании необходимо: выбирать оптимальную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные единицы, выбирать наиболее простые конструктивные решения.

Согласно стандартам ЕСТПП, различают производственную и эксплуатационную технологичность конструкции. Производственная технологичность конструкции изделия обеспечивается сокращением затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и процессы изготовления изделия. Эксплуатационная - проявляется в сокращении затрат средств и времени на технологическое обслуживание и ремонт изделия.

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной. Качественная оценка определяет в основном конструкторно-технологическое достоинство составных частей конструкции (деталей, сборочных единиц) и выражает технологичность, обобщенную на основе производственного опыта исполнителя. Количественная оценка технологичности конструкции осуществляется с помощью системы показателей, которые используются для сравнительной оценки вариантов конструкции в процессе проектирования изделия, определения уровня технологичности разработанного изделия, накопления статистических данных и прогнозирования технического совершенствования конструкции изделия.

При оценке технологичности конструкции вагона могут быть использованы как абсолютные, так и относительные показатели. Наиболее распространены для сравнительной оценки относительные показатели. Значения всех относительных показателей технологичности К принимаются в пределах 0<K<1. Рост значения показателя К соответствует более высокой технологичности изделия. К основным показателям технологичности конструкции относятся:

1. Абсолютный технико-экономический показатель – трудоемкость изготовления изделия Т_И, определяется по формуле:

, (1)

где T_i – трудоемкость изготовления и испытания i-й составной части

изделия;

n – количество со ставных частей изделия.

2. Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления K_ут, определяется по формуле:

, (2)

где T_БИ – базовый показатель трудоемкости.

3. Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости K_УС, определяется по формуле:

, (3)

где – достигнутая себестоимость изделия;

C_БТ – базовый показатель технологической себестоимости изделия;

4. технологическая себестоимость изделия С_т, определяется по формуле:

С_т=С_м+С_з+С_цр, (4)

где С_м, – стоимость материалов;

С_з – заработная плата;

С_цр – цеховые расходы.

К дополнительным показателям относятся: относительные трудоемкости заготовительных работ, ремонтов, относительные и удельные себестоимости отдельных видов работ, а также коэффициенты унификации, стандартизации, применяемости материала, точности обработки шероховатости поверхности (технические показатели).

Коэффициент унификации изделия характеризует преемственность проектируемой конструкции и определяется по формуле:

, (5)

где Е_У – число унифицированных сборочных единиц в изделии;

E_У=E_УЗ+E_УП+E_СТ (E_УЗ, E_УП, E_СТ – заимствованные, покупные и стандартные единицы);

Д_У – число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не вошедших в унифицированные (стандартные крепежные детали не учитываются);

Е – количество сборочных единиц, в изделии, E=E_У+E_ОР (E_ОР – количество оригинальных сборочных единиц);

Д=Д_У+Д_ОР – количество деталей, являющихся составными частями изделия, (Д_ОР – количество оригинальных деталей).

Выражение коэффициента унификации является исходным для получения его отдельных составляющих: коэффициентов унификации сборочных единиц и деталей, стандартизации конструкции изделия и его составных частей, характеризующих преемственность конструкции.

Технологичной с точки зрения сборки является конструкция изделия: допускающая параллельную и независимую сборку, контроль и испытание отдельных ее сборочных единиц; позволяющая осуществлять сборку без пригонки с полной взаимозаменяемостью деталей и сборочных единиц; обеспечивающая простоту сборки, доступность к местам монтажа и возможность применения высоко производительных методов сборки. При этом число деталей в сборочной единице должно быть наименьшим. Сокращение количества деталей должно быть произведено вследствие выбора наиболее простой и рациональной схемы сборочной единицы, а также объединения нескольких деталей в одну, отвечающую требованиям технологичности. Сборка сборочных единиц изделия должна производиться независимо и параллельно. При конструировании изделия необходимо предусматривать четкую разбивку его на самостоятельные, законченные и взаимозаменяемые сборочные единицы, чтобы трудоемкость сборки этих элементов была одинаковой. Это облегчает установленный ритм сборки и улучшает условия работы, так как можно специализировать и оборудовать надлежащим образом рабочее место; создает условия для использования на сборке рабочих с низкой квалификацией; сокращает трудоемкость сборки. Места сборки и установки деталей и сборочных единиц должны быть открытыми и доступными для ремонтно-сборочных и контрольных работ.

Оценку технологичности сборки изделия производят по коэффициенту технологичности сборочного состава изделия К_ТСС:

, (6)

где С_СТ – количество стандартизованных сборок;

С_З – количество заимствованных сборок;

С_ПС – количество сборок, представляющих простое сопряжение деталей;

С – общее количество сборок (из отдельных групп),

С = С_СТ+С_З+С_ПС+ С_С+С_Р+С_П+С_К, (7)

где С_С – количество селекционных сборок;

С_Р – количество сборок, выполняемых с регулировкой;

С_П – количество сборок с подбором;

С_К – количество сборок с комбинацией методов.

Понятие «Технологичность конструкции» охватывает как техническую, так и экономическую сторону производства, которые взаимосвязаны. Проблема создания технологичных конструкций вагонов имеет важное народнохозяйственное значение. Правильное ее решение позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления, эксплуатации и ремонта вагонов, лучше использовать основные средства предприятий, снизить затраты на подготовку производства, уменьшить сроки освоения при новом изготовлении и ремонте.

Технологичность конструкции вагона определяется совокупностью кинематических, конструктивных и технологических решений, осуществляемых в процессе проектирования вагона на основе сравнительного технологического анализа.

Технологичность конструкции должна рассматриваться применительно ко всему изделию в целом и по всем составным частям производственного процесса его изготовления. Основным критерием оценки технологичности конструкции вагона является себестоимость его изготовления и наиболее эффективное использование капиталовложений при равноценных эксплуатационных характеристиках.

Чтобы конструкция была технологичной при проектировании необходимо:

1. выбирать наиболее рациональную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные узлы, выбирать наиболее простые конструктивные решения и уменьшать общее количество деталей;

2. максимально использовать стандартные нормализованные и унифицированные узлы, агрегаты и детали.

Характеристики технологичности можно выразить числовыми показателями- коэффициентами. Коэффициент конструктивной стандартизации и унификации К_С, определяют по формуле (8).

, (8)

где n_СТ – количество стандартизованных деталей в изделии;

n_У – количество унифицированных деталей;

N₀ – общее количество деталей.

Коэффициент использования материала К_М характеризует технологичность, связанную с выбором способа получения заготовок и размерами припусков, определяют по формуле:

, (9)

где G_ДЕТ – масса детали;

G_ЗАГ – масса заготовки.

Коэффициент конструктивной преемственности определяют по формуле:

, (10)

где n_З – количество деталей, заимствованных из других механизмов, освоенных производством;

– общее количество деталей.

Коэффициент точности рассчитывается по формуле

, (11)

где n_Т – количество деталей обрабатываемых с высокой точностью.

При сравнении однотипных конструкций можно убедиться, что технологичность выше у того механизма, у которого коэффициенты К_М и К_П больше, а коэффициент К_Т меньше.

Центрирующая балочка легко изготавливается, не требует особых усилий при изготовлении, что обеспечивает сокращение затрат средств и времени на подготовку производства и процессы изготовления изделия. Это говорит о высокой производственной технологичности конструкции. Однако, при ремонте центрирующей балочки возникают трудности со снятием ее с вагона. Не снимая ее, практически невозможно устранить дефекты. Это ведет к затратам средств и времени на технологическое обслуживание и ремонт, что вызывает низкую эксплуатационную технологичность конструкции.