1. Анализ технического состояния детали Дана деталь – вал ступенчатый с двумя шпоночными пазами.
Материал детали – Ст45, термообработка отсутствует.
Дефекты:
Износ диаметра 90n6 до 87,5;
Шпоночный паз разбит по ширине на 12% .
Дефекты исправляем наплавкой с последующей механической и термообработкой.
2. Выбор способа восстановления
Выбор способа восстановления проводится согласно технологическому критерию, критерию долговечности и технико-экономическому критерию.
Согласно технологическому критерию и критерию долговечности выбираем 3 способа восстановления, наилучшим образом соответствующие данной детали:
- вибродуговая наплавка;
- металлизация;
- осталивание.
Окончательный выбор способа восстановления производим по технико-экономическому критерию:
,
где 
– себестоимость восстановления 1 
поверхности детали, руб./;
– коэффициент долговечности.
Для вибродуговой наплавки:
Для металлизации:
Осталивание:
По данным расчёта выбираем третий способ восстановления детали с наименьшим Ктэ, т.е. осталивание.
3. Разработка технологического маршрута восстановления
Применяем следующий технологический маршрут восстановления детали:
Токарно-винторезная;
Сварочная;
Токарно-винторезная
Фрезерная;
Шлифовальная.
Следует иметь в виду, что перед нанесением покрытия необходимо проводить термическую обработку поверхности детали, чтобы пространственно разделить межфазную границу покрытие-деталь и плоскость действия наибольших касательных напряжений. В противном случае, при дальнейшей механической обработке или при эксплуатации может произойти локальное или полное отделение покрытия от детали, что сведёт на нет все усилия по её восстановлению.
4. Выбор оборудования, приспособлений, инструмента для механической обработки. 4.1 Выбор инструмента
Резец токарный проходной упорный отогнутый с углом в плане 90 градусов с пластинами из твёрдого сплава Т15К6:
Резец токарный проходной отогнутый с пластинками из твёрдого сплава Т15К6.
Круг шлифовальный ПП 250x20x75 14А 50-Н С1 6 К1 35 м/с 1кл. А ГОСТ 2424-84.
Круг прямого профиля, наружный диаметр Д=250 мм, ширина круга Н=20 мм, внутренний диаметр d=75 мм, нормальный электрокорунд 14А, зернистость 50-Н, твёрдость С1, номер структуры 6, керамическая связка К1, скорость вращения круга 35 м/с, 1-го класса неуравновешенности, класса точности А.
Фреза шпоночная из быстрорежущей стали Р6М5 с цилиндрическим хвостовиком: D=20 мм, L=88мм.
4.2 Выбор оборудования
Выбор оборудования проводится с учётом типа производства и числа деталей в партии.
Станок токарно-винторезный 16К20П;
Станок шлифовальный 3М161Е;
Станок фрезерный 6Р11Ф3-1;
Станок токарно-винторезный 1А670 (переоборудованный для наплавочной операции);
Станок наплавочный У653.
5. Расчёт припусков при восстановлении размеров детали
Толщина наращиваемого слоя при восстановлении на сторону, мм:
,
где и – износ поверхности на сторону, мм;
р – искажение геометрической формы изношенной поверхности, (р=0);
–припуск на предварительною обработку перед восстановлением;
– припуск на чистовую обработку;
– припуск на черновую обработку;
,
где: 
- среднее значение величины дефектного слоя после восстановления (
)
Rz – шероховатость поверхности после восстановления (Rz=0,5).
Расчёт припусков при восстановлении дефекта
Где 
и 
– соответственно номинальный и фактический диаметр вала.
Диаметр восстановленной детали :
6.Расчёт режимов восстановления и нормирования операций 6.1. Восстановление дефекта №1
Выбираем наплавочную проволоку Нп-80.
Выбираем марку флюса НН-348А
Исходя из марки материала с помощью номограммы [1, c. 82] выбираем диаметр проволоки d = 2 мм.
Ток наплавки, А:
где J – плотность тока, 
J = 80 [1, c. 82]
Масса расплавленного металла, (г/мин):
где 
– коэффициент наплавки, 
[1, c. 82]
Объём расплавленного металла, 
где 
плотность расплавленного металла, 
Скорость подачи электродной проволоки, 
Скорость наплавки,
Где К – коэффициент перехода металла на наплавленную поверхность (К=0,95);
в – коэффициент неполноты наплавляемого слоя (в=0,985) [1, c. 97];
t – толщина наплавляемого слоя, мм (t = 2,96);
S – шаг наплавки, мм/об (S = 2. d = 4).
Число оборотов детали, об/мин:
Смещение электродной проволоки от вертикальной оси детали, мм:
.
Вылет электродной проволоки из мундштука, мм:
Основное время наплавки, мин:
где 
– длина наплавки, мм;
i – количество слоёв наплавки.
Штучно-калькуляционное время, мин.
где:
- основное время наплавки, (= 7,69 мин);
- вспомогательное время,
мин;
- время на установку и снятие детали;
- вспомогательное время на переходы;
- время на обслуживание рабочего места,
мин;
- подготовительно – заключительное время,
= 9+1+0,8+0,1+4,2+5,4 = 20,5 мин [1, c. 98]
6.3. Восстановление дефекта №2
Основное время ручной наплавки, мин:
где: α – коэффициент наплавки (α=10,5);
G – масса наплавленного материала, г;
I – ток сварки (150 А).
G=F*L*β
где: β – плотность стали ;
L – протяжённость сварочного (неплавленного) шва, см;
F – площадь поперечного сечения сварного (неплавленного) шва.
где: Fc – площадь сечения электрода без обмазки (выбираю электрод ОЗН-300М, d=4 мм);
-коэффициент, =1,4-2
G=0,9*90*7,8=631,8 г
Штучно-калькуляционное время, мин:
7. Режимы и нормирование операций механической обработки
7.1.Устранение дефекта №1
7.1.1. Токарная обработка (черновая)Глубина резания t=1,5мм,
Подача S=0,9 [8, c. 12]
Определяем скорость резания
где:
Сv – коэффициент, учитывающий условия обработки, материал заготовки и инструмента (340) [8, c. 12];
m, x, у – коэффициенты и показатели степени, (m = 0,2; x = 0,15; y = 0,45; Т=60) [8, c. 12]
Кv – произведение ряда коэффициентов (Кv = 0,7) [8, c. 13-14].
Скорость резания
м/мин
Определяем расчетную частоту вращения шпинделя:
где:
D – диаметр восстанавливаемой детали
об/мин
По паспортным данным станка определяем фактическую частоту вращения nФ=800 об/мин [8, c. 10];
Рассчитываем фактическую скорость м/мин:
м/мин;
Сила резания, Н:
,
СР=300; x=1; у=0,75, n= -0,15, Кр=1,75 [8, c. 14-17]
Н
Определяем эффективную мощность, затрачиваемую на резание и сравниваем с мощностью станка, кВт
;
кВт;
Должно выполняться условие 
; 
, условие выполняется.
Определяем основное время, мин;
;
L – длина обработки, мм;
N – частота вращения шпинделя, об/ми;
i – число проходов;
Определяем штучно-калькуляционное время, мин;
[5, c. 76]
где:
мин;
=14+7+3=24 мин [5, c. 76];
мин;
мин;
Глубина резания t = 0,5 мм [1, c. 49]
Подача S = 0,21 мм/об [8, c. 18].
Скорость резания:
Сv – коэффициент, учитывающий условия обработки, материал заготовки и инструмента (340) [8, c. 12];
m, x, у – коэффициенты и показатели степени, (m = 0,2; x = 0,15; y = 0,2) [8, c. 12]
Кv – произведение ряда коэффициентов (Кv = 0,9) [8, c. 13-14].
Определяем частоту вращения шпинделя:
об/мин
По паспортным данным станка определяем фактическую частоту вращения nФ=1250 об/мин [8, c. 11];
Рассчитываем фактическую скорость м/мин:
м/мин;
Сила резания, Н:
,
СР=300; x=1; у=0,75, n= -0,15, Кр=1,75 [8, c. 14-17]
Н
Определяем эффективную мощность, затрачиваемую на резание и сравниваем с мощностью станка, кВт
;
кВт;
Должно выполняться условие
; 
, условие выполняется.
Определяем основное время, мин;
;
L – длина обработки, мм;
N – частота вращения шпинделя, об/ми;
i – число проходов;
мин;
Определяем штучно-калькуляционное время, мин;
мин;
мин;
Глубина резания t = 0,46 мм;
Продольная подача S = 0,3 В;
где В – ширина шлифовального круга (В = 20мм)
S=0.3*20=6 мм/об.
Скорость заготовки Vз=35 м/мин;
Выбираем проходов по
Число проходов выбираем 5 проходов по 0, 08мм и 6 проходов по 0,01мм
Предварительное шлифование:
Определяем частоту вращения шпинделя:
V – скорость заготовки
об/мин
По паспортным данным станка определяем фактическую частоту вращения nФ=170 об/мин;
Рассчитываем фактическую скорость м/мин:
м/мин;
Определяем основное время, мин;
;
L – длина обработки, мм;
n – частота вращения шпинделя, об/мин;
Sв = 0 (подача отсутствует)
i – число проходов;
мин;
Окончательное шлифование :
Определяем частоту вращения шпинделя:
V – скорость заготовки
об/мин
По паспортным данным станка определяем фактическую частоту вращения nФ=380об/мин;
Рассчитываем фактическую скорость м/мин:
м/мин;
Определяем основное время, мин;
;
L – длина обработки, мм;
n – частота вращения шпинделя, об/мин;
Sв = 0 (подача отсутствует)
i – число проходов;
мин;
Определяем штучно-калькуляционное время, мин;
мин;
=10+6+7=23 мин;
мин;
мин;
Глубина резания t = 1,5 мм;
Подача S = 0,9 мм/об
Скорость заготовки
Определяем частоту вращения:
По паспортным данным станка определяем фактическую частоту вращения nФ=800 об/мин;
Рассчитываем фактическую скорость м/мин:
м/мин;
Определяем основное время, мин;
;
L – длина обработки, мм;
n – частота вращения шпинделя, об/мин;
Sв = 0 (подача отсутствует)
i – число проходов;
Определяем штучно-калькуляционное время, мин;
мин;
мин;
Скорость резания
Где: t-глубина фрезерования (t=0,4мм);
b-ширина фрезерования (32 мм)
z-число зубьев фрезы.
Подача на один зуб
Осевое врезание:
Продольное движение:
Список литературы
1. В.Т. Дмитриев, Г.А. Боярских «Проектирование технологических процессов восстановления деталей и ремонтных баз горных предприятий» учебное пособие.–2-е изд., стереотипное.– Екатеринбург: Изд-во УГГГА.–140 с.
2. Я.М. Радкевич и др. «Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении» Учеб. пособ. для машиностроит. спец. вузов. – М.: Высшая школа.,2004.–272 .:ил.
3. А.М. Дальский, А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, А.Г. Суслов «Справочник технолога-машиностроителя» Москва «Машиностроение», 2003. «Издательство машиностроение-1», Том-2.
4. А.М. Дальский, А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков, А.Г. Суслов «Справочник технолога-машиностроителя» Москва «Машиностроение», 2003. «Издательство машиностроение-1». Том-1.
5. Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного, на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ. Серийное производство. Изд., 2-е, М. «Машиностроение», 1974, (ЦБПИТ при НИИТруда).
6. В.И. Анурьев «Справочник конструктора-машиностроителя» Москва «Машиностроение» 1992. Том-1.
7. Г.А. Монахов, В.Ф. Жданович, Э.М. Радинский «Обработка металлов резанием» Справочник технолога, М., «Машиностроение», 1974.
8. Т.П. Глинникова, С.А. Волегов «Изучение геометрии режущего инструмента и выбор режима резания. Часть 1» пособие по выполнению самостоятельных работ . –Изд-во УГГУ, 2006. 112 с.
9. www.zvtch
10. Общемашиностроительные нормативы вспомогательного времени на термическую обработку металла в печах, ваннах и установках ТВЧ. Москва, «Экономика», 1988 г.