任务1.5　制定修理方案

任务描述

机械零件失效后，可采用多种方法，如焊、补、喷、镀、铆、镶、配、改、校、涨、缩、粘等方法修复后重新使用。利用修复可大大减少新备件的消耗量，从而减少用于生产备件的设备能力，降低修理成本，也可以避免因备件不足而延长机器设备的修理时间。

本任务主要针对具体零件的特定失效形式，选择适合的修复工艺，编制合理的修理方案。

任务分析

在机械设备修理中，合理地选用修复工艺是提高修理质量、降低修理成本和加快修理速度的有效措施。在选用修复工艺时，要根据修理要求和修理工艺的特点来综合考虑。特别是对于一种零件存在多种损坏形式，或一种损坏形式可用几种修复工艺修复时，选择最佳修复工艺更显得尤为必要。

修理方案的编制应分析总结日常检修所发生的问题和故障，广泛收集操作工人、机修工人和技术人员的意见，结合解体检查，以查出零部件实际的磨损情况为重点，不应把非关键性的零件包括进去。对机械所存在的问题和磨损情况进行分析研究，指出在修理过程中将会出现的问题，由此提出几种修理方案。最后经分析比较，确定出一个可靠性大、节省工时与材料且又切实可行的修理方案。

知识准备

1.修复工艺的分类

在机械设备修理中，用来修复零件的工艺很多，较普遍使用的工艺分类如图1-11所示。

2.工艺选择的考虑因素

一般来说，工艺选择主要从下列几方面来考虑：

（1）修复工艺对零件材质的适应性。在现有的修复工艺中，任何一种修复工艺都不能完全适用各种材料，总有一定的局限性。所以，了解各种修复工艺对材质的适应性对于合理选择修复工艺具有重要意义。例如，喷涂工艺在工件材质上适用范围较宽，对于碳钢、合金钢和铸铁等绝大部分黑色金属及合金表面均适用，但对少数有色金属及合金（如紫铜、钨合金和钼合金等）材质表面，喷涂则比较困难；又如有的工艺用来修复钢质零件效果较好，但用来修复铸铁件，则效果不一定好。

（2）各种修复工艺能达到的修补层厚度。待修复零件由于其磨损程度不同，修复时要补偿的修复层厚度也不同。为了正确选择修复工艺，必须了解各种修复工艺所能达到的修补层厚度极限。

（3）修复工艺应满足零件的工作条件。零件的工作条件包括承受载荷、工作温度、运动速度和工作面间的介质等。如滑动配合的零件表面，其承受的接触应力较低，各种修复工艺的修补层都可胜任（仅从这点考虑）；而滚动配合的零件表面，其承受的接触应力较高，只有镀铬、喷焊和堆焊等工艺可以满足；又如工件承受冲击载荷，宜选用喷焊、堆焊等工艺。

（4）零件构造对工艺选择的影响。零件的构造有时往往限制了某些修复工艺的使用，如内轴颈不宜用镶套法修复；又如轴上螺纹车成直径小一级的螺钉时，要考虑到螺母的拧入是否受到临近轴直径尺寸较大部位的限制。用镶螺塞法修理螺纹孔及用镶套法修理螺纹孔时，孔壁厚度与邻近螺纹孔的距离尺寸是主要的限制因素，如电动机端盖轴承孔与邻近的轴承盖螺纹孔很近，一般不采用镶套法修理。

（5）修复工艺应注意的重要指标。修复工艺获得的修补层的力学性能，如修补层的强度、修补层与零件的结合强度、零件修理后的强度变化情况等，是修复质量的重要指标。

（6）同一零件不同损伤部位的修复工艺。同一零件不同的损伤部位尽可能选择相同的修复工艺。例如，一减速器的被动轴常见损伤部位是渐开线花键键侧磨损和密封配合面磨损。前者可采用手工电弧堆焊工艺、振动电弧堆焊和等离子喷涂等多种工艺修复。当两个损坏部位同时出现时，为了缩短工艺流程，可选用手工电弧堆焊工艺修复。

（7）修复工艺过程对零件物理性能的影响。在修复过程中，不同工艺过程对修理零件的精度和物理性能有不同的影响。大部分零件在修复过程中，零件温度都比常温高。电镀、金属和电火花镀敷等工艺过程，零件温度低于100℃，对零件渗碳层及淬硬组织几乎没有影响，零件因受热而产生的变形很小。各种钎焊的温度都低于被焊金属的熔化温度，用锡、铅、锌、镉、银等金属制成的软焊料，钎焊温度为250～400℃，对零件的热影响很小。以银、铜、锌、铁、锰、镍等金属为主要成分组成的硬焊料，熔化温度为600～1000℃。硬焊料钎焊时，被焊零件要预热或同时加热到较高温度。800℃以上的温度会使零件退火，热变形增大。填充金属与被焊金属熔合的堆焊法有电弧焊、铸铁焊条气焊等，由于零件受到高温后热影响区的金属组织及力学性能发生变化，故只适用于修理焊后加工整形的零件、未硬化的零件及堆焊后进行热处理的零件。

由上述几方面可见，选择零件的修复工艺时，往往不能只从一方面，而要从几方面来综合地分析比较，才能得到较合理的修理方案。

任务实施

柴油机曲柄连杆机构连杆组修理方案的编制

连杆组是曲柄连杆机构中传递动力的重要组件。通过它将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。连杆组是由连杆体1、连杆瓦盖4、连杆螺栓6、螺母3、连杆轴瓦5和小头衬套2等部分组成，连杆螺栓连接大头轴瓦两边各10mm长，A、B、C、a、b是测量点，如图1-12所示。连杆的变形将给曲柄连杆机构的工作带来严重的影响。连杆一旦断裂，将造成严重事故。连杆组的维修工作量较大，维修质量的好坏不仅影响到柴油机的可靠性和耐用性，而且还影响柴油机的动力性和经济性。

机械设备修理方案的编制应集中体现两方面：一是查找出主要的问题，二是针对问题拟定修理方案。

1.查找出主要的问题

（1）连杆小头衬套磨损。由于连杆承受冲击载荷，使得衬套容易磨损，引起衬套与轴、销间的间隙增大而造成转动副的运动轴线歪斜。加上润滑条件不佳而加剧发热，转动副胀紧甚至咬死，使发动机不能正常运转而出现异常响声。

（2）连杆大小头的衬套及轴瓦座孔变形。由于连杆的衬套、轴瓦及其座孔的刚性不足，在冲击载荷作用下容易产生变形，或者由于大头螺栓紧固不紧，或者衬套装配过盈量偏小等原因都将引起座孔的拉伤、烧蚀和变形。

（3）连杆弯曲和扭曲。连杆的弯曲和扭曲会引起活塞偏缸和轴瓦、衬套的偏磨，产生恶性磨损、敲击声和偏缸事故。

图1-13所示是测定连杆侧向弯曲的方法。将连杆大小头各装一根尺寸合适的芯棒，然后将大头芯棒置于V形架上，用千分表测量芯棒两端，根据两端的读数差值，可判断连杆弯曲情况，两端读数不等则说明连杆弯曲。

图1-14所示是测定连杆扭曲的方法。测定原理与测定连杆侧向弯曲的原理相同。若小头芯棒两端读数不等则连杆扭曲。

（4）连杆螺栓损伤、螺栓裂纹或断裂。柱部被拉长，产生永久变形，螺纹磨损变形。

2.拟定修理方案

1）连杆小头衬套的修配

当活塞销与连杆小头衬套配合间隙超过0.1mm时，需要更换衬套和选配活塞销。修配方法如下：

（1）将新衬套导正并在压床上将其压入（不得任意打入或采用其他不合理的方法，以免引起衬套变形或其他损伤），根据活塞销直径进行修配，修配方法可采用铰削或镗削。

（2）采用铰销时宜选用死刃铰刀，因活刃铰刀铰削后，表面上易出现相同数目的核印，使接触面不良。接触面好坏是衬套修配的关键问题。

（3）利用镗削方法可较好地保证连杆大头轴瓦座孔的中心线与小头衬套座孔中心线平行，并可获得较好的接触面。

（4）根据衬套表面粗糙度的要求，加工后表面粗糙度Ra不大于0.16～0.32μm，达到这个要求应采用滚压或挤光加工法。因此，无论采用铰削还是镗削加工小头衬套，都应留有一定的滚压（或挤光）余量（0.01～0.03mm）。

2）连杆小头衬套座孔和大头轴瓦座孔变形的修复

（1）小头衬套座孔变形时，应铰大或镗大座孔，加配外径大的座孔，不准在座孔里打冲眼，敷衍塞责。

（2）大头轴瓦座孔若有变形，应找出其原因，修理好后，在装配时按要求的紧固扭矩拧紧大头螺栓。

3）连杆弯曲、扭曲的修复和连杆弯曲变形的校正

这两种变形的校正可在压床和台虎钳上进行，校正后应进行复查，直至符合要求。连杆的扭曲变形亦可在台虎钳上进行，大型连杆可自制工具进行扭曲校正。应注意的是，连杆的弯曲变形冷校正后，应复查，重复校正直至满足要求。

4）连杆螺栓出现损伤应立即更换

连杆螺栓的损伤一旦发现，应立即更换，绝不能迁就，以免因小失大而造成事故。

知识拓展

典型零件修复工艺的选择

轴的修复工艺的选择见表1-3，孔的修复工艺的选择见表1-4。