Как сделать клапан на токарном станке

Внимание — клапан двигателя!

Подготавливая к сборке головку блока цилиндров, дело дошло до клапанов. Имелись облегчённые клапаны фирмы AE, применяемые в двигателях автомобилей Audi, Seat и Volkswagen. Диаметр тарелки впускного клапана 32 мм., выпускного 27 мм., диаметр ножки 7 мм., более подробные параметры доступны в описании товара на сайте автозапчастей exist.ru.
Каталожные номера:
впускной клапан — V94110.
выпускной клапан — V94111.
Соответствующий каталожный номер нанесен на конец стержня каждого клапана.

Клапаны пришли вместе с ГБЦ 21126, заказанной в интернет-магазине meta-S. При личной доработке клапанов (полировке), было обнаружено, что на некоторых клапанах проточенная часть стержня (при облегчении) имеет радиальное биение, достигающее 0,15 мм! Как человеку, имеющему высшее техническое образование и непосредственно связанным с обработкой металлов, данное отклонение дало понять, что дорабатывались данные клапаны с помощью дрели на коленках. В лучшем случае на раздолбаном токарном станке, пьяным дядей Васей. Помимо этого, разница в весе клапанов превышала 1 гр. Биение же запорной фаски, относительно стержня клапана, на всех клапанах, не превышало 0,03 мм., что считаю вполне допустимым!

Размышляя над этим ляпом горетюнеров, взвесив все «за» и «против» принял решение доработать данный комплект клапанов и всё же собирать ГБЦ.
И вот, полируя 14-ый по счёту клапан, им оказался выпускной клапан, я замечаю царапину на стержне в зоне облегчения, которая не уходит долгое время. Мелькает мысль оставить её, но мой перфекционизм не дает мне сделать этого. Сняв достаточное количество металла наждачной бумагой в этой зоне, я начинаю подозревать самое худшее. В итоге это подтверждается — клапан имеет микротрещину, поперек ножки!

В топку рукожопый комплект клапанов! К слову скажу, с mata-S больше не имею никаких дел! И вам не советую! Гнилая контора на самом деле, каждый второй заказ был проблемным — с возвратами и долгими ожиданиями замены!
После пережитого «клапанного» шока, шерстя просторы интернета, и всевозможные интернет-магазины по продаже тюнинговых запчастей, вырисовывается следующая картина:

Цена на данные клапаны (облегченные), составляет от 5500 руб. до 10500 руб. за комплект. Ни один магазин, не смог гарантировать мне качество доработки. У всех какой то неизвестный поставщик, который привозит готовые доработанные клапаны, а продавцы просто их продают. Я догадываюсь кто этот поставщик — дядя Вася. Понимая, что имею возможность сделать себе клапаны как я хочу — обращаюсь к своему коллеге-токарю, который работает на токарном станке с ЧПУ. Как я и ожидал, он не отказал, но предостерег меня тем, что возможно клапаны имеют поверхностное упрочнение и, что при облегчении, этот поверхностный слой снимается резцом. Почитав немного информации про технологию изготовления клапанов ДВС, становится понятным, что клапаны изготавливаются методом штамповки и в дальнейшем подвергаются объемной закалке. Дополнительно, поверхностно закаляется лишь конец клапана (замок сухаря) преимущественно методом ТВЧ (токами высокой частоты). Теперь сомнений не стало, облегчение клапанов кардинальным образом не изменяет их прочностные характеристики, если конечно не уменьшать их массу в два раза! В общем всё просто — чем больше снимаем металла с клапана, тем менее прочным он становится!
Для полной уверенности ломаю клапан с трещиной, зажатый в тиски, ударом молотка по тарелке.

Как видно из фото, структура металла по всей площади разлома однородна, что подтверждает одинаковую твердость стержня на всей глубине. Темное пятно сверху и есть площадь распространения трещины. Для сравнения со структурой металла с поверхностным упрочнением, приведу пример отломанного конца напильника квадратного сечения.

Как видно из фото, снаружи напильник имеет высокую твердость, при том как сердцевина меньшую.

Возвращаясь к дефекту клапана, можно с большой долей вероятности сказать, что скорее всего он был изготовлен изначально с дефектом. Клапан выдержал проточку резцом, при его облегчении, и один удар молотком по тарелке, т.к. сломался клапан лишь со второго удара. Но, сколько бы он продержался в работающем двигателе, сказать уже невозможно — думаю недолго, а вот цена ремонта мотора, после его поломки, могла оказаться бы в разы дороже, чем цена нового комплекта клапанов!
Поэтому, контролировать детали двигателя перед сборкой нужно тщательно и не торопясь! Ведь даже дорогие импортные комплектующие могут оказаться бракованными!

Рекомендуем:  Bios на ноутбуке asus как установить загрузку с флешки

Источник

Облегчение клапанов ГРМ 32/27 фирмы «AE»

После неприятного инцидента, описанного в моем блоге, приобрел полный комплект стандартных клапанов фирмы “AE”, в магазине Exist. Клапаны поставляются по 4 шт. в упаковке. При заказе клапанов, получилось так, что 4 впускных клапана были заказаны у одного поставщика, а остальные 12 (4 впускных и 8 выпускных) у другого. Но об этом чуть позже.

Упаковки впускных и выпускных клапанов внешне ничем не отличаются. На каждой коробочке этикетка, с указанным каталожным номером, защитной голограммой, прочими знаками, логотипами, QR и штрих кодами.

Внутри коробки, каждый клапан упакован в индивидуальный полиэтиленовый пакет, на котором дублируется логотип фирмы “AE”.

Вернемся к тому, что 4 впускных клапана пришли от одного поставщика, а 4 других от другого. При внимательном их сравнении, я заметил, что “лужа” на наружной стороне тарелки клапана у одних меньше, у других больше. Взвесив по одному клапану из обоих комплектов, оказалось, что один тяжелее другого на 1 грамм. Первый весил 52гр. 240мг., второй 51гр. 260мг. Вес, случайно взятого из двух комплектов, выпускного клапана, составил 46гр. 180мг.
Заявленный вес клапанов фирмы “AE”, на сайте exist.ru: впускной – 58гр., выпускной – 55гр. Разница с реальной массой ощутима, причем в лучшую сторону.
Для информации приведу некоторые параметры стандартных клапанов ВАЗ 2112.

Впускной клапан ВАЗ 2112:
Длина – 96,1мм.
Диаметр тарелки – 29мм.
Масса 45гр.

Выпускной клапан ВАЗ 2112:
Длина – 97,1 мм.
Диаметр тарелки 25,5мм.
Масса – 41гр.

Внешне, стандартные клапаны “AE”, выглядят следующим образом:

Если честно, не думал, что в немецких бензиновых моторах будут такие тяжелые клапаны. К примеру, Honda, в этом плане, преуспела в большей степени.

И так, задача стояла облегчить клапаны, минимум, до массы, приближенной к массе стандартных клапанов ВАЗ 2112. Смоделировав каждый клапан в программе Компас-3D с указанием материала, примерно схожего по плотности, что и материал из которых сделаны клапаны, я стал “играть” геометрическими размерами, дабы добиться минимальной массы клапанов. При этом старался избегать “опасных сечений”. Все сопряжения поверхностей выполнил с плавными переходами и радиусами. В итоге получилось следующее:

Как видно, расчётная масса впускного клапана составила 45гр., выпускного без малого 44гр. После этого, отдал в работу чертежи и клапаны на токарный станок с ЧПУ.

Когда всё было готово, я взвесил массу каждого клапана. Оказалось, что действительные массы клапанов оказались меньше чем расчетные, в среднем на 3гр.

Затем приступил к полировке клапанов. Процесс долгий и утомительный. Для ускорения сего, зажимал клапаны в шпиндель станка и задавал вращение. Сначала, прошел проточенную часть наждачной бумагой, с последующим уменьшением зернистости. Финишную обработку производил шлифовальной машинкой с фетровым кругом и пастой ГОИ.

Источник

Технология изготовления клапана

Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Сентября 2011 в 18:42, курсовая работа

Краткое описание

Основное назначение механизма газораспределения – управление процессами впуска свежего заряда и выпуска отработавших газов. Механизм газораспределения в 4-тактных двигателях состоит из распределительного вала с приводом к нему, кулачный шайб (на валу), толкателей, штанг, рычагов, клапанов – впускных и выпускных; в 2-тактных двигателях газораспределения осуществляется самим поршнем чрез продувочные и выпускные окна в цилиндре или через окна (продувка) и клапаны в крышке (выпуск).

Рекомендуем:  Как сделать моддинг ноутбука
Оглавление

Описание функциональных признаков детали……………………….……..
Механизм газораспределения………………………………………….…
Клапаны впускные и выпускные……………………………………….
Изготовлении клапанов……………………………………………….…..
Выбор заготовки, материала, и определение коэффициента использования материала………………………….
Разработка технологического процесса……………………………………..
Разработка маршрутно-технического процесса……………………….
Разработка операционного технологического процесса…………….
Расчет режима резания (на одну операцию)……………………………….
Исходные данные………………………………………………………….
Определении режима резания…………………………………………….
Проверка выбранного режима по мощности……………………………
Определение основного (технологического) времени……………….
Литература…………………………………………………………………………

Файлы: 1 файл

записка.doc

Высокие требования предъявляют к частоте обработки направляющей части клапана (V9) и к конусу (V8). Конусов дальнейшем притирают к седлу на месте.

При мелкосерийном производстве клапан точат и шлифуют обычно с установкой в центрах станка.

В условиях серийного производства используют высокопроизводительные бесцентровые шлифовальные станки. Заготовка вращается между двумя кругами: шлифующим, скорость которого равна 30-40 м/сек. Деталь поддерживается направляющей линейкой . установочной базой служит сама обрабатываемая поверхность.

Тарелку обтачивают на многорезцовом токарном станке: если днище тарелки имеет сферическое очертание, его обтачивают по копиру. При обточке тарелки стержень закрепляют в цанговом патроне. Окончательно стержень шлифуют также на бесцентровом шлифовальном станке.

Рабочий конус тарелки шлифуют на шлифовальном станке с поворотной бабкой, базой служит стержень клапана.

2. Выбор заготовки, материала и определение коэффициента использования материала.

Заготовками для клапанов служат поковки и штамповки. Тарелки образуют путем высадки материала. Для данного клапана используем сталь 40Х10С2М (ГОСТ 5632-72). В состав стали входит 0.4% углерода, 10% хрома, 2% кремния, 1,0…1.5% молибдена.

Одним из критериев оценки вида заготовки есть коэффициент использования материала, он определяется отношением объема готовой детали к объему заготовки:

, где — обьем детали; — обьем заготовки.

Необходимо, чтобы выполнялось условие

3.Разработка технологического процесса.

3.1. Разработка маршрутно-технологического процесса.

    № операции Название операции
    05 Сварочная
    010 Фрезерно-центровальная
    015 Токарно-получистовая
    020 Сверлильная
    025 Токарная
    030 Сверлильная
    035 Токарная
    040 Термическая
    045 Шлифовальная
    050 Шлифовальная
    055 Шлифовальная
    060 Контрольная
    065 Слесарная

Более подробно изложено в МК.

2) Разработка операционного технологического процесса.

По имеющемся маршруту делаем более подробное описание процесса.

  1. Изготовление лапана начинается с выбора материала и вида заготовки. Выбираем материал сталь 40 10 С2М (ГОСТ 5632-72). Заготовка состоит из двух частей, а именно стержень клапана ø20 261, головка клапана ø86 и высотой 74 мм.
  2. Во время сварочной операции соединяем стержень клапана и головку в единую заготовку.
  3. На токарно-винторезном станке 16R20ФЗ при помои специального приспособления (при станке) двусторонний фрезерно-центровальный полуавтомат последовательного действия МР73, производим фрезерование торцов в размер 330+0.5 мм и центрование с двух сторон одновременно.

  1. На токарно-винторезном станке 16R20ФЗ осуществляем токарно-получистовую операцию. Получаем диаметр стержня клапана ø18+0.25 , диаметр головки клапана 84+0.25 мм, радиус скругления клапана R 50+0.25 мм.
  2. На сверлильном станке 2А125 осуществляем сверлильную операцию. Устанавливаем заготовку на опору и закрепляем в трехкулачковый патрон. В патрон сверлильного станка устанавливаем сверло ø6 мм и сверлим два отверстия ø67мм.
  3. На токарном станке 16К20ФЗ зажимаем заготовку в трехкулачном патроне, в место центра устанавливаем сверло ø3 мм и сверлим отверстие ø346 мм.
  4. На сверлильном станке 2А125 осуществляем сверлильную операцию. Устанавливаем заготовку на призму и закрепляем. В патрон сверлильного станка устанавливаем сверло ø2 мм и сверлим сквозное отверстие.

  1. На токарном станке 16К20ФЗ осуществляем токарную операцию. Устанавливаем заготовку в цилиндрический зажим и закрепляем в трехкулачковом патроне. Получаем посадочное место R10 мм под тарелку пружины клапана, фиксируемую сухарем.
  2. На участке ТВЧ производим термическую операцию. Поверхность Д закалить на глубину 2. 4 мм до HRC≥54. Твердость поверхности «а» цилиндрической поверхности шейки не более HRC35.
  3. На шлифовальном станке осуществляем шлифование стерня клапана, головки и торцов клапана, получая при этом исходные размеры высоты клапана 330h11, диаметра головки клапана ø84 h11, диаметр стержня клапана ø18.
  1. После проведения основных операций проводится контроль качества изготовления.
  2. Окончательным этапом является слесарная операция, которая предусматривает окунание детали в масло, заварачивание в промасленную бумагу и упаковка с последующей сдачей на склад.
Рекомендуем:  Как открыть содержимое диска на ноутбуке

4. Расчет режима резания (на одну операцию).

4.1 Исходные данные.

Для расчета берем 015 (токарно-получистовую).

Операция – обточка по диаметру и контуру головки, получистовая.

Обрабатываем материал – сталь хромистая 40 10С2М, ов=100кг/

Характер заготовки – штамповка.

Станок – токарно-винторезный 16К20ФЗ.

Инструмент – резец проходной ВК4 ГОСТ 20872-80.

Паспортные данные станка 16К20ФЗ:

Число оборотов шпинделя n в минуту: 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 530; 690; 800.

Подачи продольные s в мм/об: 0,47; 0,52; 0,57; 0,61; 0,70; 0,78; 0,87; 0,95; 1,04; 1,14; 1,21; 1,4; 1,56; 1,74;

Наибольшая сила, допускаемая механизмом продольной подачи 360кг.

Мощность электродвигателя 10кВт.

Мощность на шпинделе по приводу (для n=80…800об/мин) 7,6…8,5 кВт.

Мощность на шпинделе, допускаемая прочностью слабых звеньев кинематической цепи (для n=80…800об/мин) 7,6…8,5 кВт. Слабо звено – клиноременная передача.

4.2 Определение режима резания.

4.2.1 По величине общего припуска на обработку 0.5мм (на сторону) с учетом необходимости оставления припуска на чистовую обработку 0,25 мм устанавливается глубина резания t=0,875 мм для обработки по все поверхности детали.

4.2.2. По карте 1 определяем подачу, величина которой для обработки стали с резцом державки 25 25 мм при точении детали до 20 мм с глубиной резания t=0,875 мм рекомендуется в пределах 0,3…0,4 мм/об.

Ближайшее значение подачи по паспорту станка s=0,47 мм/об которая и принимается для работы. Проверяем принятую для работы подачу по осевой резания, допускаемой прочности механизма подачи.

По приложению 7 определяем силу подачи при резании. Сила подачи =109…92 кг. (для работы со скоростью 65…100м/мин), то есть меньше, чем допускается механизмом станка ( ).

4.2.3. По карте 6 определяем скорость резания. Для обработки стали 40 10С2М (ГОСТ 5632-72) ов=100 , t=до1мм, s=0,47 скорость резания для работы резцом.

ВК4 ГОСТ 20872-80 с углом в плане составляет υ=82 м/мин.

4.2.4. По установленной скорости резания определяем число оборотов шпинделя:

4.2.5. Найденное число оборотов корректируем по паспорту станка. Для первого перехода n=800 об/мин, для двух других n=315 об/мин. Отсюда после корректировки находим фактическую скорость резания:

4.3 Проверка выбранного режима по мощности.

Согласно паспорту станок в пределах выбранного режима имеет постоянную мощность на разных числах оборотов, а слабым звеном его является клиноременная передача; поэтому проверку режима целесообразнее производить по мощности, как боле удобную и достаточно точную.

По карте 7 определяем мощность, потребную на резание. При обработке стали 40 10С2М (ГОСТ 5632-72) σв=100 , t=до1мм, s=0,47 и v=85 м/мин мощность на резанке (по наиболее загруженному переходу) составляет N=7.6…8.5кВт, то есть больше мощности потребной на резанке. Следовательно, установленный режим резания по мощности осуществим.

4.4 Определение основного (технологического) времени.

Основно е (технологическо е ) время определяется по формуле мин;

где 1 – длина обрабатываемой поверхности в мм;

– величина врезания и перебега резца в мм;

– дополнительная длина на взятие пробной стружки в мм;

n – число оборотов в минуту в об/мин;

s – подача на один оборот шпинделя в мм/об.

Согласно приложению 4 величина врезания и перебега для резца ВК4 ГОСТ 20872-80 с углом в плане принимается равной 2мм.

Обработка детали производится с установкой резца по лимбу без пробных стружек, поэтому дополнительная длина на взятие пробной стружки не учитывается. Тогда:

Основное (технологическое) время операцию равно:

1. В.Б.Борисов, Е.И. Борисов, В.Н. Васильев Справочник технолога-машиностроителя. 1,2 том, М.: «Машиностроение», 1986.

2. А.А. Гусев, Е.Р. Ковальчук Технология машиностроения (специальная часть) М.: «Машиностроение», 1974.

3. Г.А. Монахов Обработка металлов резанием. Справочник технолога. Изд. 3-е. М.: «Машиностроение», 1974.

4. А.Ф. Горбацевич. Курсовое проектирование по технологии машиностроения, Минск, 1975.

5. Б.К. Хлопенко, М.М. Івахенко. Проектування технологічних процесів обробки типових деталей. Методичні вказівки. Миколаїв 2003.

Источник

Adblock
detector