138

УДК 621.9.65.015.141

Аннотация

Технологический процесс изготовления коленчатого вала Дипломный проект.Дунина Е.А.____________________________________________2006 г.

Расчетно-пояснительная записка - стр.

Графическая часть (___ л. формата А1) - чертеж детали, чертеж заготовки, листы исследовательской части: аналитические и патентные исследования, план изготовления, технологические наладки, чертеж четырехкулачкового патрона, приспособление для контроля биения коренных шеек вала, чертеж размерного анализа в продольном направлении, режущий инструмент, планировка участка.

В дипломной работе приведен технологический маршрут и план изготовления коленчатого вала. Проведен размерный анализ технологического процесса в продольном направлении. Составлены размерные цепи и их уравнения. Проведена проверка условий точности изготовления детали. Произведены научные литературные исследования процесса упрочнения. Выполнен патентный поиск упрочняющего инструмента. Выбрана и спроектирована заготовка. Разработаны схемы базирования на каждой спроектированной технологической операции. Произведен расчет режимов резания. Выполнена оптимизация режимов резания на токарной операции. Спроектировано приспособление для контроля биения коренных шеек вала, а также четырехкулачковый патрон. Спроектирован участок обработки коленчатого вала. Произведен экономический расчет проекта. Рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта. Составлены маршрутная карта, операционные карты, спецификации к чертежам.

Введение

Основная задача рациональной эксплуатации машиностроительного оборудования состоит в обеспечении длительной и безотказной обработки на них деталей с заданной производительность, точностью, чистотой обработки и изготовления при минимальных затратах на ремонт.

Длительное сохранение точности и безотказная работа любого оборудования возможна лишь при соблюдении правил, предусматривающих защиту от вредных воздействий, как естественно возникающих в процессе его работы, так и зависящих от работы окружающего оборудования и действий обслуживающего персонала.

Правила работы на станках имеют целью предотвратить ускоренный износ их отдельных узлов, приводящих к потере точности, и не допустить случайные поломки.

Но все-таки имеют место случаи поломок деталей и узлов машиностроительного оборудования, поэтому в любом производстве предусмотрены ремонтные цеха. Многие детали могут быть повторно использованы после ремонта, который производят посредством удаления изношенной части и замены ее вновь изготовленной. Этот способ восстановления используют в тех случаях, когда у крупной, металлоемкой и сложной детали к моменту ремонта машины оказывается изношенной сверхдопустимого лишь одна его часть, в то время как большая часть поверхностей не имеет износа или износ их находиться в допустимых пределах.

Также имеют место случаи поломок крупногабаритных деталей, которые не подлежат восстановлению, т.к. восстановленные части не удовлетворяют техническим требованиям первоначальной детали, т.е. не соответствуют им. Хотя изготовление металлоемких деталей представляет собой трудоемкий процесс.

Одним из таких представителей является коленчатый вал, работающий при усилии 160тонн.

1. Анализ исходных данных

1.1 Анализ служебного назначения

Деталь «коленчатый вал» является составной частью главного привода кривошипного открытого пресса усилием 160 тс, предназначенного для штамповки крупногабаритных деталей (вид получаемой заготовки на прессе зависит от конфигурации матрицы). Эскиз узла представлен на рисунке 1.1.

Коленчатый вал используется для передачи вращательного движения. Эскиз вала представлен на рис.1.2, также на рис.1.2 представлена классификация поверхностей вала.

Рабочими поверхностями вала служат шпоночный паз шатунные и коренные шейки и боковые поверхности шлицевых зубьев, воспринимающих вращательное движение под действием крутящего момента. Установочными поверхностями являются шатунные и коренные шейки под подшипники. На шатунную шейку устанавливаются бронзовые полувтулки, выполняющие роль подшипников скольжения. Шлицевое соединение служит для посадки зубчатой коробки, которая передает вращение с первичного вала, соединенного ременной передачей с двигателем.

Составим таблицу 1.1 систематизации поверхностей по служебному назначению.

Основные конструкторские базы (ОКБ), определяющие положение коленчатого вала в узле. Вспомогательные конструкторские базы (ВКБ), определяющие положение присоединяемых деталей. Исполнительные поверхности (ИП), выполняющие служебные функции детали - передачу движения шатунам через бронзовые полувтулки, имеющие функцию подшипников. Свободные поверхности (СП), не сопрягающиеся с другими деталями.

Таблица 1.1

Систематизация поверхностей

ОКБ	4 , 5 , 11 , 12
ВКБ	2, 3, 8, 18, 19, 28, 31
ИП	7, 8
СП	Остальные

Материал детали - сталь 40Х ГОСТ 4543-71. Химический состав стали представлен в таблице 1.2, механические свойства - в таблице 1.3.

Таблица 1.2

Химический состав стали 40Х ГОСТ 4543-71, %

С	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	S	P
				не более
0,36-0,44	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10	0,30	0,30	0,035	0,035

Таблица 1.3.

Механические свойства стали 40Х ГОСТ 4543-71

Состояние поставки	В, МПа	Т, МПа	, %	, %	НВ
закалка 830 (масло),отпуск 540(вода)	780	550	40	12	288

Модуль упругости: Е=200000 МПа;

Модуль сдвига: G= 77000 МПа;

Плотность: = 7850.

Обрабатываемость резанием - в горячекатаном состоянии при НВ 163-168, _В=610 МПа, , . Перед термообработкой необходим подогрев. Сталь флокеночувствительна, т.е. склонна к образованию трещин, а также склонна к отпускной хрупкости. Является трудносвариваемой сталью.

Назначение стали: оси, валы, плунжеры, штоки, кольца - детали повышенной прочности. Стали заменители: Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН, Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР.

1.2 Анализ технологичности конструкции детали

Качественные показатели технологичности:

а) все поверхности коленчатого вала доступны для обработки;

б) все поверхности спроектированы с достижимыми требованиями;

в) заготовку можно получить прогрессивным методом - горячей ковки;

г) используется режущий инструмент при токарной обработке однотипной конфигурации, отличающийся спецификой размеров;

д) возможно применение широкоуниверсального оборудования.

Нетехнологичные элементы:

- сложность изготовления коренных шеек, т.к. вал имеет три оси симметрии, определяющие функциональное назначение детали.

Учитывая, что при обработке резанием можно применить различный инструмент для обработки поверхностей и можно изменить виды обработки, делаем вывод, что деталь «коленчатый вал» достаточно технологична.

1.3 Определение типа производства

В соответствии с заданной программой выпуска 30 деталей в год и массой детали 590 кг рассчитаем относительный объем выпуска изделия N₀ по формуле:

где N - годовой объем выпуска изделия;

m - масса детали;

К_Т - коэффициент трудоемкости, при высокой степени сложности изготовления детали он равен 1,35, тогда

2300<3524<10000, а значит, при данном годовом выпуске коленчатого вала кривошипного пресса производство считается мелкосерийным, что также подтверждается по таблице серийности [1], следовательно, принимаем мелкосерийный тип машиностроительного производства.

1.4 Задачи проекта

Основной задачей проекта является получение годового экономического эффекта от модернизации технологического процесса изготовления детали.

1. Спроектировать заготовку с максимальным коэффициентом использования материала и с минимальной себестоимостью.

2. Разработать технологический процесс обработки вала с использованием новейших достижений науки и техники, отвечающий требованиям технологичности (экономичности, точности, качества и т.д.)

в условиях мелкосерийного производства.

3. Составить оптимальную схему обработки.

При решении этих задач необходимо, прежде всего, руководствоваться целесообразностью вводимых изменений с экономической точки зрения.

1.5 Проблемы и возможные пути их устранения

Коленвал - деталь, испытывающая постоянно действующую циклическую нагрузку, которая разрушительно действует на сечения вала в основаниях коренных шеек.

Избежать эти нагрузки невозможно, поскольку рабочее состояние исследуемой детали определено движением смежных деталей, а именно шатуна, который должен работать с определенным тактом перемещения. Постоянно действующие и однонаправленные усилия разрушают конструкцию детали. В коленчатом вале концентраторами напряжения являются сечения 1 и 2 (см. рис.1.3), по направлению которых часто возникают трещины, ведущие к скалыванию.

Производя изготовление заготовок на прессе, станок имеет постоянный такт выпуска, который влияет на накапливание усталостного напряжения в детали. Подобно пластилину металл “размягчается” в местах, испытывающих наибольшую нагрузку, но не имея высокой пластичности трескается.

Поэтому необходимо рассмотреть следующие вопросы:

1) основных причин возникновения трещин;

2) выявление рамок и границ допустимых нагрузок;

3) поиск возможных методов упрочнения концентраторов напряжений и при этом сохранив максимальную пластичность;

Наиболее часто происходящие поломки:

1) истирание коренных шеек;

2) возникновение флокенов, как в процессе изготовления, так и в процессе работы готовой детали.

Эти две основные проблемы наводят на ряд обширных вопросов:

1) выборка оптимальных режимов обработки крупногабаритных маложестких деталей;

2) разработка поддерживающих приспособлений для предотвращения изгиба во время изготовления;

3) снятие внутренних напряжений после этапной обработки;

4) регламентирование допустимых нагрузок;

5) разработка возможных методов профилактики.

2. Аналитическое исследование процесса упрочнения

Повышение долговечности деталей машин методом поверхностного пластического деформирования (ППД) или поверхностного наклепа широко используются в промышленности для повышения сопротивляемости малоцикловой и много цикловой усталости деталей машин.

Поверхностное упрочнение достигается:

1) дробеструйным наклепом за счет кинетической энергии потока чугунной и стальной дроби;

2) центробежно-шариковым наклепом за счет кинетической энергии стальных шариков, расположенных на периферии вращающего диска;

3) накатыванием стальным шариком или роликом;

4) алмазным выглаживанием оправкой с впаянным в рабочей части алмазом.

При накатывании и выглаживании в зоне контакта повышается температура до 350⁰С и выше. Температура нагрева не должна превышать температуру кристаллизации, снимающей эффект деформированного упрочнения.

Поверхностное деформирование повышает плотность дислокации в упрочненном слое, измельчает субструктуру, а при обработке закаленных поверхностей уменьшает количество остаточного аустенита.

При ППД происходит увеличение поверхности, которому препятствуют нижележащие недеформированные слои. Как следствие этого, на поверхности образуются остаточные сжимающие напряжения, а в сердцевине - растягивающие.

Упрочнение поверхности и образование сжимающих остаточных напряжений резко повышается предел выносливости. Обкатка практически устраняет влияние концентраторов напряжений на предел выносливости. Чем выше твердость стали, чем выше эффект от обработки ППД. Поверхностный наклеп создает реальные возможности применения высокопрочных сталей для деталей с конструктивными и технологическими концентраторами напряжений при действии значительных циклических нагрузок. Важно, что ППД повышает сопротивление коррозионной стойкости и контактной усталости.

ППД является эффективным методом локального упрочнения мест концентраций напряжений. Поверхностное пластическое деформирование повышает твердость поверхности, в результате чего возрастает сопротивление износу. ППД также способствует снижению шероховатости поверхности и созданию микронеровностей по форме, близкой к образующейся после приработки. ППД деталей, работающих в условиях трения и изнашивания, повышает износостойкость по сравнению со шлифованием в 1,5 - 2 раза. Одновременно возрастает сопротивление схватыванию.

Повышение сопротивления усталости деталей, подвергнутых поверхностному пластическому деформированию (ППД), обусловлено в основном наведенным остаточным напряженно-деформированным состоянием поверхностного слоя. ППД обкатыванием роликами создает однородное остаточное напряженное состояние в зонах, сформированных на стадии стабилизированного процесса деформации.

Однако при упрочнении обкатыванием всегда имеются зоны, сформированные при нестабилизированном режиме обкатывания. К таким зонам относятся в первую очередь участки начала (Н.О) и конца (К.О) обкатывания. Отметим, что ошибочно утверждение о том, что остаточные напряжения в поверхностных слоях изделия в зонах обрыва наклепанного слоя должны изменяться монотонно, т. е. в этих зонах не ожидается появления неблагоприятных напряжений, которые могут привести к снижению сопротивления усталости.

В реальном процессе упрочнения возникающие остаточные напряжения поверхностного слоя вызываю появление опасных сечений. Это хорошо видно на графике распределения остаточных напряжений (рис. 2.1.)

На рис. 2.1 приведены результаты измерения осевых остаточных напряжений в поверхностном слое упрочненного вала вдоль обкатанного участка, сформированного посредством резкого приложения и снятия нагрузки с роликов в Н.О и К.О. На упрочненной поверхности обеспечивается достаточно однородное остаточное напряженное состояние в зоне стабилизированного режима обкатывания. Уровень сжимающих остаточных напряжений при одних и тех же режимах обкатывания определяется механическими свойствами обрабатываемого материала. Для деталей с твердостью около 50 HRC (см. рис. 2.1, кривая 1) остаточные напряжения достигают _ост= 1900 МПа, с твердостью 30 HRC - _ост =1050 МПа (см. рис. 2.1, кривая 2). Остаточные напряжения распространяются за пределы обкатанного участка, ограниченного резким подъемом и снятием нагрузки при включенной подаче, что обусловлено внеконтактной упругопластической деформацией. На этих участках наблюдается значительное изменение остаточных напряжений.

Однако, если в зоне Н.О остаточные напряжения монотонно возрастают во всей переходной зоне вплоть до стабилизации процесса деформирования, то в зоне К.О распределение _ост становится сложным и появляются резкие переходы от высоких сжимающих напряжений до растягивающих. Место расположения участка с невысокими сжимающими (или даже растягивающими) напряжениями совпадает с серединой кольцевого следа сложного профиля, который образуется на упрочненной поверхности при резком снятии усилия (рис. 2.2, а). Такое принципиальное различие в распределении остаточных напряжений в различных зонах обкатанной поверхности, по-видимому, связано с особенностями упруго-пластического деформирования этих зон. Так, остаточное напряженное состояние на стадии стабилизированного режима обкатывания формируется в результате трехкратной деформации: первичной внеконтактной впереди ролика, контактной и вторичной внеконтактной позади ролика.

В зонах Н.О и К.О остаточное напряженно-деформированное состояние формируется двухкратной деформацией -- внеконтактной и контактной, однако последовательность этих деформаций различна. В зоне Н.О последней является вне-контактная деформация позади ролика, а в зоне К.О - контактная деформация.

Если контактная деформация является завершающей, то вдоль оси вала реализуется условие, аналогичное вдавливанию шара в плоскость, что приводит к созданию напряженного состояния, когда в центре контакта действуют высокие сжимающие напряжения, на периферии - растягивающие. При снятии деформирующего элемента вследствие неравномерной пластической деформации в центре контакта появляются растягивающие остаточные напряжения, а на периферии - сжимающие, что и наблюдается в зоне К.О. В зоне Н.О. и при обкатывании на стадии стабилизированного режима окончательное остаточное напряженное состояние формируется внеконтактной упругопластической деформацией растяжения позади ролика. Отличие внеконтактного деформирования растяжением поверхностного слоя вдоль оси перемещения ролика в том, что перед роликом растяжение более интенсивное, чем позади него.

Рис. 2.4. Распределение осевых остаточных напряжений по глубине упрочненного слоя вне кольцевого следа (1) и в кольцевом следе (2)

Таким образом, материал в различных зонах при обкатывании испытывает разнородные и многократные деформации. Отличие зон Н.О и К.О по условиям деформирования обусловили и разное их остаточное напряженное состояние, что должно привести в конечном счете к различному влиянию этих зон на сопротивление усталости.

Аналогичные результаты по распределению остаточных напряжений были получены в зонах, упрочненных обкатыванием без продольной подачи роликов [32], что указывает на адекватность формирования упрочненной зоны в К. О и на участках, сформированных без продольной подачи.

Существует мнение, что граница упрочненной зоны не является зоной пониженного сопротивления усталости. Однако полученные результаты показали, что следует ожидать отрицательного влияния на границу зоны К.О. Это было проверено специальными опытами, суть которых видна из схем упрочнения валов (рис. 2.3 а, б). В том случае, если в рабочей зоне имеются участки Н.О (см. рис. 3, а), разрушение происходит по сечению К в середине неупрочненной зоны, т.е. граница обкатывания не является зоной пониженного сопротивления усталости. Если в рабочей зоне имеются зоны К.О (см. рис. 2.3, б), место разрушения К всегда располагается точно в средней части кольцевого следа, т. е. в зоне разупрочнения, обусловленного неблагоприятными остаточными напряжениями.

Следует отметить, что даже при наличии специфических зон, рассмотренных выше, предел выносливости и долговечность (значения которых приведены ниже) таких деталей больше предела выносливости и долговечности деталей, неупрочненных ППД. Это объясняется тем, что сопротивление усталости определяется не только уровнем остаточных напряжений на поверхности, но и распределением их по глубине упрочненного слоя. Из рис. 2.4 видно, что в зоне с растягивающими напряжениями на поверхности подповерхностные слои находятся под действием сжимающих остаточных напряжений, которые и обеспечивают достаточно высокое сопротивление усталости.

Из выше сказанного напрашивается вывод, что при создании технологии обработки деталей ППД, а именно при упрочнении деталей зоны К.О не должны совпадать с зонами расположения опасных сечений, каковыми являются канавки для выхода инструмента на коренных и шатунных шейках коленчатого вала.

3. Патентные исследования

Задача раздела - на базе патентного поиска предложить прогрессивное техническое решение (ТР) в целях усовершенствования технологической токарной операции, а именно процесса упрочнения коренных и шатунных шеек коленчатого вала и сделать вывод о возможности его использования.

3.1 Обоснование необходимости патентных исследований

В качестве объекта усовершенствования процесса упрочнения как технологической системы примем применяемый в базовом техпроцессе упрочняющий инструмент - ролик.

Усовершенствовать упрочняющий ролик можно путём использования прогрессивных технических решений (ТР) созданных в последнее время. Выявить прогрессивные технические решения, которые могут лечь в основу конструкции усовершенствованного ролика, можно в результате патентного исследования уровня техники «общей конструкции упрочняющего ролика». Использовать усовершенствованный режущий инструмент можно только в том случае, если он обладает патентной чистотой в странах, где предполагается его использование. Установить, обладает ли усовершенствованный объект патентной чистотой можно в результате его патентной экспертизы.

Описание базового инструмента

На предприятиях, изготавливающих крупногабаритные детали, такие как коленчатые валы кривошипных прессов, валы шестерни привода пресса, появляются сложности в их изготовлении стандартными режущими инструментами.

В разрабатываемом техпроцессе идет обработка шеек коленвала диаметром 200мм. Для его обработки применяется универсальный маложесткий ролик рис. 3.1.

Упрочняющий инструмент предназначен для упрочнения поверхности деталей, в частности, поверхностно-пластическим деформированием.

Инструмент широко применяют при обработке галтелей валов, наружних поверхностей цилиндров.

Поверхностное деформирование повышает плотность дислокации в упрочненном слое, измельчает субструктуру, а при обработке закаленных поверхностей уменьшает количество остаточного аустенита.

Преимуществом упрочняющего инструмента, а именно метода обработки обкаткой в том что в процессе обработки практически устраняется влияние концентраторов напряжений на предел выносливости.

Степень упрочнения и высота микронеровностей поверхности детали зависит от величины натяга, выдерживаемого при обработке. Необходимый натяг обеспечивается за счет установки устройства на определенное расстояние от поверхности детали перед началом обработки.

Одним из недостатков данного устройства является возможное недопустимое увеличение натяга в процессе обработки из-за конусности детали или других погрешностей формы. Это может привести к перенаклепу деталей и увеличению высоты микронеровностей и даже к разрушению поверхностного слоя.

Упрочняющий инструмент - ролик рис. 3.1, содержит упрочняющую часть-ролик 1 и державку 2, ось 3.

Упрочняющий ролик работает следующим образом. Державка инструмента устанавливается в суппорте станка, который сообщает инструменту поступательное движение (движение подачи) необходимое для обработки, а заготовка, закрепленная в патроне и заднем центре, вращается относительно его собственной оси и, совершая полный оборот, ее поверхностный слой упрочняется. Если подача меньше ширины ролика, то упрочнение будет равномерным.

3.2 Исследование достигнутого уровня вида техники конструкции режущего инструмента

Недостатком устройства является то, что из-за образования переменных напряжений в упругом элементе корпуса возникает его усталостное разрушение после незначительного количества циклов вибраций.

Целью исследования является повышение стойкости и жесткости инструмента путём изменения конструкции упрочняющего ролика.

3.2.1 Составление регламента поиска №1 (1,2)

Регламент поиска определяет перечень исследуемых технических решений (ИТР), их рубрику по Международной классификации изобретений и индекс универсальной десятичной классификации УДК, страны поиска, его ретроспективность (глубину), перечень источников информации, по которым предполагается провести поиск.

Совершенствуемый объект ролик относится к устройству. В зависимости от объекта усовершенствования выявляем используемые в нем ТР.

Упрочняющий ролик содержит следующие ТР:

а) упрочняющий ролик, общая компоновка;

б) упрочняющая часть;

в) материал упрочняющего инструмента;

г) техпроцесс изготовления;

д) способ изготовления.

Для достижения цели исследования - повышения жесткости ролика, путём изменения конструкции, будем исследовать упрочняющую часть и общую компоновку упрочняющего инструмента.

Для определения рубрики международной классификации изобретений (МКИ) ИТР определяем ключевое слово "Поверхностно-пластическое деформирование". По алфавитно-предметному указателю, т. 2, определяем предполагаемый раздел. По разделу В 24 В 39/00 “Способы и устройства для обработки методами поверхностно-пластического деформирования” окончательно определяем рубрику.

В 24 В 39/00 - Способы и устройства для обработки методами поверхностно-пластического деформирования;

В 24 В 39/02 - . с образованием регулярного микрорельефа

В 24 В 39/04 - . с непрямолинейным перемещением инструмента в процессе обработки;

Индекс универсальной десятичной классификации (УДК) определяем по указателю к УДК:

621.9 Обработка резанием

621.923.77(088.8) Обработка поверхностно-пластическим деформированием.

Исследования проводим в отношении ведущих стран в области машиностроения - Россию, Великобритании, Германии, США, Франции и Японии.

Предполагая, что прогрессивные ТР созданы в последние десятилетия, установим глубину поиска 10 лет.

В качестве источников информации принимаем следующую патентную документацию: описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам; бюллетень изобретений РФ; реферативный сборник ВНИИПИ «Изобретения стран мира», а также следующую техническую литературу: реферативный журнал ВНИИПИ 14А «Резание металлов. Станки и инструменты» (14 «Технология машиностроения); журналы «Вестник машиностроения», «Машиностроитель», «Станки и инструменты», «Изобретатель и рационализатор»; книги и работы в области обработки резанием, рекламные проспекты зарубежных фирм.

Данные заносим в таблицу 3.1. «Регламент поиска».

Таблица 3.1

Регламент поиска

Предмет поиска (ИТР)	Индексы МКИ (НКИ) и УДК	Страны поиска	Глубина поиска, лет	Источники информации
1	2	3	4	5
1) Устройство для упрочнения	МКИ: В24В 39/00 39/02 39/04 УДК: 621.9 621.923.77	РФ Великобритания Германия США Франция Япония	10	Патентные описания Патентные бюллетени РФ Реф. Сб. ВНИИПИ «Изобретения стран мира» Реф.Журнал ВИНИТИ 14А «Резание металлов. Станки и инструмент» (14 «Технология машиностроения») ЭИ ВИНИТИ «Режущие инструменты» Журналы: «Вестник машиностроения»; «Станки и инструменты»; «Машиностроитель»; «Изобретатель и рационализатор»
2) «»	«»	РФ Германия Великобритания	20

3.2.2 Патентный поиск

Будем проводить тематический поиск, поскольку изобретения в области обработки резанием делаются многими фирмами во всех ведущих странах.

Просматриваем источники информации в соответствии с регламентом поиска. В просмотренных источниках выбираем такие документы, по названиям которых можно предположить, что они имеют отношение к ИТР «Ролик, общая компоновка». По этим документам знакомимся с рефератами, формулами изобретений, чертежами.

Сведения о ТР, имеющие отношение к вышеуказанному ИТР заносим в таблицу 3.2, графы 1-4.

Таблица 3.2

Патентная документация, отобранная для анализа

Предмет поиска (ИТР)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа, рубрика МКИ(УДК)	Автор, заявитель, страна, дата публикации, название	Сущность технического решения и цель его создания	Подлежит (не подлежит) детальному анализу при исследовании
				Уровня	Чистота
1	2	3	4	5	6
1) Упрочняющий инструмент, общая компановка	Патент РФ №2008178 В24В39/04	Довгалев А.М. и Старовойтов В.К. РФ 1994.02.28 «ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ»	Изобретение относится к холодной обработке металлов поверхностным пластическим деформированием. Устройство содержит деформирующий элемент, закрепленный на одном конце коромысла, и свободно вращающееся эксцентричное фрикционное колесо на другом его конце. Коромысло с деформирующим элементом шарнирно соединено с штангой, которая через ролик имеет постоянный контакт с кулачком, установленным на одном валу с фрикционным колесом. Последнее для проведения обработки прижимают к патрону токарного станка, и сообщаемое фрикционному колесу вращательное движение преобразуется в колебательное движение деформирующего элемента, который формирует микрорельеф поверхности. Данное устройство за счет включения инструмента в единую кинематическую цепь станка позволяет установить кинематическую связь между параметрами режима обработки и параметрами микрорельефа, что значительно повышает качество получаемого регулярного микрорельефа (рис.3.2-а).	да	да
			Устройство состоит из деформирующего элемента 1, закрепленного на конце коромысла 2. Колебания коромысла 2 образуются штангой 3 посредством его контакта через ролик 4 с кулаком 5, закрепленным на одном валу 6 с фрикционным колесом 7, крепление кулачка 5 на валу 6 осуществляется с помощью шлицевой втулки 8, а постоянство контакта штанги 3 с кулачком 5 обусловлено наличием тарированной пружины 9. Передача вращающего момента на фрикционное колесо 7 передается от патрона токарного станка 10. Устройство монтируют на платформе 11, которая закреплена на суппорте токарного станка.
2) Упрочняющий инструмент, режущая часть	Патент РФ № 2146596 В24В39/04	Забродин В.А. и Шайбеков В.Р. РФ 2000.03.20	Изобретение относится к холодной обработке металлов и сплавов поверхностным пластическим деформированием. Устройство содержит обойму, к которой прикреплен сепаратор, и деформирующие элементы, расположенные в направляющих втулках. Устройство устанавливается на платформе, жестко связанной с обкатником-роликом, закрепленным перед обрабатывающим инструментом.	да	да
		«УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕ-ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ»	Ролик устанавливают на требуемый вылет по отношению к обрабатывающему инструменту и вводят в контакт с обрабатываемой поверхностью. В процессе обработки ролик совершает движение обката. Если обрабатываемая деталь имеет какие-либо погрешности формы, ролик среагирует на это изменение и сместит платформу на требуемую величину, сохраняя постоянную величину натяга. Данное устройство позволяет повысить стабильность процесса обработки, исключить явление переклепа деталей и появления необработанных участков. Устройство состоит из подвижной платформы 1 (рис.3.2-б, фиг. 2), которая установлена с помощью направляющих на основание 2, которое крепится к суппорту станка. Движение платформы регулируется двумя пружинами 3, равной жесткости, установленными с противоположных сторон платформы 1. Обкатник в виде ролика 4 жестко скреплен с платформой 1 и установлен перед обрабатывающим инструментом 5, который состоит из обоймы 6 (рис.3.2-б, фиг.1), сепаратора 7, деформирующих элементов 8, упоров 9, приводится во вращение двигателем 10.	да	да
3) Упрочняющий инструмент, общая компоновка	Патент РФ №2150367 В24В39/00	Забродин В.А, Шайбеков В.Р., Федотов Я.А 2000.06.10 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ»	Согласно изобретению деформирующий элемент закреплен на одном конце коромысла, а на другом его конце с эксцентриситетом закреплено фрикционное колесо с возможностью свободного вращения, а также тарированная пружина для прижатия деформирующего элемента к детали и контроля усилия обработки. Применение данного устройства увеличивает производительность обработки за счет повышения надежности устройства и расширения его технологических возможностей за счет увеличения диапазона амплитуд колебаний и контроля усилия обработки тарированной пружиной. Устройство (рис.3.2-в, фиг.1) состоит из деформирующего элемента 1 закрепленного на конце коромысла 2. Колебания коромысла 2 образуются ведомым колесом 3 вращающимся с эксцентриситетом е вокруг оси коромысла 2. Ведомое колесо 3 связано ведущим колесом 4 с электродвигателем 5. Усилие обработки устанавливают и контролируют тарированной пружиной 6. Устройство монтируют на платформе 7, которая закреплена на суппорте станка.	да	да
4) Упрочняющий инструмент, общая компоновка	Патент Великобритания №2028915 В24В39/00	L. Neilsen; Bl Cars Limited 1995.02.20 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ»	Схема устройства для поверхностного упрочнения деталей представлена на (рис.3.2-г, фиг.2). Устройство для поверхностной обработки материалов содержит диск 1 трения. Вращение диску передается от электродвигателя 2 через клиноременную передачу 3. Устройство смонтировано на собственной раме, закрепленной на поперечном суппорте токарного станка вместо салазок с возможностью поворота его на любой угол в зависимости от размеров диска Устройство для поверхностного упрочнения деталей, содержит оснащенный приводом вращения диск трения, установленный на суппорте токарного станка, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества обработанного поверхностного слоя за счет повышения его глубины и равномерности и увеличения эксплуатационной надежности устройства путем обеспечения стабильности режимов циркуляционного трения, диск трения выполнен в виде усеченного конуса и смонтирован с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости суппорта, и под углом к оси центров станка.	да	да
5) Упрочняющий инструмент, общая компоновка	Патент Германия №2046697 В24В39/04	Альфред Остертаг , Вильгельм Хегеншейдт Гезельшафт 1995.06.19 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ»	Изобретение относится к холодной обработке металлов и сплавов поверхностным пластическим деформированием и может быть использовано при отделочной обработке наружных поверхностей. Техническим результатом является формирование регулярного микрорельефа и улучшение качества обработки за счет включения инструмента в единую кинематическую цепь станка. Устройство (рис.3.2-д) состоит из деформирующего элемента 1, закрепленного на конце коромысла 2. Колебания коромысла 2 образуются штангой 3 посредством его контакта через ролик 4 с кулаком 5, закрепленным на одном валу 6 с фрикционным колесом 7, крепление кулачка 5 на валу 6 осуществляется с помощью шлицевой втулки 8, а постоянство контакта штанги 3 с кулачком 5 обусловлено наличием тарированной пружины 9. Передача вращающего момента на фрикционное колесо 7 передается от патрона токарного станка 10. Устройство монтируют на платформе 11, которая закреплена на суппорте токарного станка.	да	да
6) Упрочняющий инструмент, общая компоновка	Патент РФ №2124430 В24В39/04	Холопов Ю.В. 1999.01.10 «УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ»	Изобретение (рис.3.2-е) относится к области обработки металлов давлением в машиностроении для упрочнения и повышения качества периферийных слоев цилиндрических деталей типа валов. Цилиндрический ролик посажен на подшипники 17, которые в свою очередь посажены на ось 10, Ось закреплена по средствам резьбового соединения на вилкообразной державке 1. Хвостовик державки является составной частью конструкции динамометра: в правой части хвостовика нанесены риски-шкала, для замера усилия, измеряемого в единицах кгс. Обработка длинномерных цилиндрических деталей типа валов с помощью предлагаемого устройства для упрочнения поверхности обеспечивает равномерную пластическую деформацию, повышает качество деталей за счет снижения шероховатости и уплотнения материала, снижает остаточные напряжения растяжения на 50-100% и формирует благоприятные, с точки зрения работоспособности изделий, остаточные напряжения сжатия.	да	да

Изучив сущность аналогов, занесенных в таблицу 3.2; сведения, содержащиеся в графе 4, путем просмотра текстов, описаний, статей и т.п. Делаем вывод, что все аналоги, внесенные в таблицу 3.2, решают задачи конструкция инструмента ролика, т.е. они решают те же задачи, что и ИТР. Все документы, занесенные в таблицу 3.2, включаем в перечень для детального анализа. Запись об этом делаем в графах 5 и 6 таблицы 3.2. Эскизы аналогов приведены на рисунке 3.2.

3.2.3 Анализ результатов поиска

Устанавливаем, какие показатели положительного эффекта желательно получить в идеальном усовершенствованном объекте. К таким показателям будем относить:

а) показатели, обеспечивающие достижения цели усовершенствования
объекта;

б) показатели, улучшающие полезные свойства объекта;

в) показатели, ослабляющие вредные свойства объекта.

Показатели положительного эффекта заносим в табл. 3.3. Оцениваем обеспечение каждого показателя положительного эффекта каждым аналогом в баллах по группе а) - от 0 до 10 баллов, по группам б) и в) - от -2 до 2 баллов. ИТР по каждому показателю выставляем оценку 0. Оценки заносим в графу, затем суммируем оценки по каждому аналогу и заносим данные в графу «Суммарный положительный эффект» таблицы 3.3.

Определяем, какие показатели положительного эффекта желательно получить в идеальном усовершенствованном объекте. Группируем показатели и заносим в графы 1-3 табл. 3.3.

Таблица 3.3

Оценка преимуществ и недостатков аналогов

Группа показателей	Номер показателей	Показатели	И Т Р	Аналоги
				РФ №2008178	РФ №2146596	РФ №2150367	РФ №2124430	Великобр. №2028915	Германия, №2046697
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
а	1	Обеспечение достижение цели предполагаемым путем: оптимальная конструкция устройства для ППД	0	4	3	1	3	4	2
Улучшающие другие полезные свойства
б	1	Повышение надежности работы	0	1	-1	2	1	1	0
	2	Низкие экономические затраты на использование	0	1	-1	1	2	1	-1
	3	Повышение долговечности инструмента	0	2	0	1	-1	1	0
Ослабляющие вредные свойства конструкции
в	1	Усложнение конструкции	0	1	1	1	1	1	1
	2	Снижение затрат на изготовление	0	1	0	0	1	1	-1
Суммарный положительный эффект	0	10	4	4	11	9	1

Наибольшую сумму балов имеет аналог: авторское свидетельство РФ №2124430, автор Холопов Ю.В., приоритет с 1.10.1999. Данное ТР является наиболее прогрессивным.

Принимаем этот аналог для использования усовершенствованного упрочняющего инструмента - ролика, остальные аналоги исключаем из дальнейшего рассмотрения.

3.2.4 Описание усовершенствованного объекта

Упрочняющий инструмент - ролик

Ролик упрочняющий применяется в отрасли машиностроения в области обработки металлов давлением для упрочнения и повышения качества периферийных слоев цилиндрических деталей типа валов, осей, труб (рис.3.3).

Ролик цилиндрический представляет собой сборочную конструкцию. Ролик состоит из следующего ряда основных деталей: державки 1, корпуса 4, пружины 6, крышки 7, ролика 9, оси 10.

Цилиндрический ролик 9 посажен на подшипники 17, которые в свою очередь посажены на ось 10, Ось закреплена по средствам резьбового соединения на вилкообразной державке 1. Хвостовик державки 8 уже является составной частью конструкции динамометра: в правой части хвостовика нанесены риски - шкала, для замера усилия, измеряемого в единицах кгс. На хвостовик накидывается пружина 6, упирающаяся в шайбу 5. Вся конструкция динамометра содержится в корпусе 4, который крепится к державке по средству шпоночного соединения 3 и фиксируется упором 2. Для предотвращения вылета пружины 6 устанавливается крышка 7, которая крепится к корпусу винтами 14.

Устройство работает следующим образом:

ролик 9 настраивают для обработки на требуемый размер, в суппорте станка закрепляется державка ролика 1, т.е. жестко фиксируется. Осуществляют пробный проход и фиксируют показания динамометра, если создаваемое усилие допустимо, то проводят обработку далее, иначе осуществляют переналадку положения державки 1 в суппорте станка.

Достоинством выбранного устройства является то, что его применение позволяет значительно повысить стабильность процесса обработки поверхностным пластическим деформированием, исключить явление перенаклепа деталей, а также исключить появление необработанных участков. Особенно рекомендуется использование данного устройства при обработке деталей больших диаметров и значительной длины.

Рис.3.3 Усовершенствованный инструмент - ролик

3.3 Исследование патентной чистоты усовершенствованного режущего инструмента

Цель исследования патентной чистоты - установить, не попадает ли предложенный способ и устройство для его осуществления под действия действующих патентов и установить правомерность использования предложенных объектов.

3.3.1 Составление регламента поиска №2

Из выявленных при составлении регламента поиска (см. п. 3.1) ТР выбираем ИТР в зависимости от объема выпуска объекта, его стоимости и значимости ТР для объекта в целом, сроков известности ТР.

В качестве страны поиска принимаем Россию, Германию и Великобританию, где будет изготовляться, и использоваться объект. Ретроспективность (глубину) поиска устанавливаем в 20 лет - срок действия патентов в РФ.

Рубрики МКИ и УДК, перечень источников информации остаются теми же, что и в регламенте № 1. Данные занесены в таблицу 3.1.

3.3.2. Патентный поиск

Просматриваем источники информации в соответствии о регламенте №2, таблица 3.1. Сведения о ТР, имеющие отношения к ИТР, содержатся в графах таблицы 3.2.

Запись об отобранных аналогах ИТР для детального анализа. содержится в графе 6 таблицы 3.2.

В исследуемом объекте, - усовершенствованном ролике выявляем ИТР:

а) в зависимости от объема выпуска или экспорта.

Упрочняющий ролик является объектом массового производства. Поэтому для экспертизы на патентную чистоту оставляем все ТР.

б) в зависимости от сроков известности.

ТР «Материал режущей части», «Технологический процесс положенный в основу работы», «Способ изготовления» известны давно (См. например, «Технология обкатки крупных деталей роликами», В.М. Браславский, 2-е изд.М., «Машиностроение», 1975). Срок действия патентов, защищающих эти ТР, истек, значит исключаем их из перечня для исследования.

ТР «Конструкция» упрочняющего ролика, защищено действующими патентами. Оставляем его для исследования патентной чистоты.

Из источников, использованных в работе (см.п.3.2, табл. 3.1), оставляем только патентную документацию, а именно:

патентные описания; бюллетень изобретений; реферативный сборник «Изобретения стран мира»; реферативный журнал ВИНИТИ 14А «Резание металлов. Станки и инструменты» (14 «Технология машиностроения»).

3.3.3 Анализ результатов поиска

Выявляем существенные признаки усовершенствованного объекта и группируем их. Заносим признаки группы а) Элементы в таблицу 3.4.

Проверяем наличия каждого из признаков ИТР в каждом аналоге. Наличие признака отмечаем законом «+», отсутствие «-». Дополнительные признаки аналогов также заносим в таблицу, отсутствие их у ИТР отмечен знаком «-».

Выявляем аналоги, которые содержат признаки, не использованные в ИТР.

Группируем существенные признаки предложенной конструкции ролика и заносим их в графы таблицы 3.3. в таблицу 3.4 так же заносим существенные признаки аналогов. Видим, что ни по одному из существенных признаков преложенные ИТР не попадают под действия патентов.

Выявляем существенные признаки ИТР «Конструкция», группируем их и заносим в графы 1 -3 табл. 3.4. Отмечаем наличие этих признаков у ИТР в графе 3.4 знаком «+».

Таблица 3.4

Существенные признаки ИТР “Конструкция” упрочняющего ролика и его аналогов

Группа	№	Признаки ИТР	РФ, №2124430	Аналоги
				РФ, №2008178	РФ, №2146596	РФ, №2150367	GB, №2028915	Германия, №2046697
1	2	3	4	5	6	7	8	9
А		Элементы
	1	Ролик	+	+	+	+	+	+
	2	Коромысло	-	-	-	+	-	+
	3	Кулачок/эксцентриситет	-	-	-	+	-	+
	4	Пружина	+	-	+	+	-	+
	5	Дополнительный привод (двигатель)	-	-	+	+	+	+
	6	Датчики контроля	+	-	-	-	-	-
	7	Фрикционное колесо	+	-	-	-	-	+
	8	Штанга	-	-	-	-	-	+
	9	Сепаратор	-	+	+	-	-	-
	10	Фиксатор/упор	+	+	+	-	-	-
	11	Микрометрический винт	-	+	-	-	-	-
	12	Платформа/рама	-	-	+	-	+	+
Б		Форма элементов
	1	Рабочая поверхность сферическая	+	+	+	+	+	+
	2	Поверхность ролика имеет фасонный профиль	+	-	-	-	-	-
В		Взаимное расположение элементов
	1	Сила прижатия ролика перпендикулярна пятну контакта детали и оси сечения ролика	+	+	+	+	-	+
	2	Положение инструмента регулируется, относительно других узлов устройства	+	+	-	-	-	-
	3	Ролик-обкатник расположен строго перпендикулярно платформе	-	-	+	-	-	-
	4	Деформирующий элемент закреплен на одном конце коромысла, а на другом его конце с эксцентриситетом закреплено фрикционное колесо	-	-	-	+	-	-
	5	Упрочняющий диск расположен к оси детали под углом	-	-	-	-	+	-
	6	Ролик имеет постоянный контакт с кулачком	-	-	-	-	-	+
Г		Прижатие
	1	Устройство имеет возможность быстро регулировать силу прижатия	+	+	-	-	-	-
Д		Взаимосвязь элементов
	1	Устройство устанавливается в резцедержателе	+	+	-	-	-	-
	2	Устройство устанавливается в суппорте станка	-	-	-	-	+	+
	3	Устройство жестко устанавливается на платформе и жестко связаной с обкатником-роликом	-	-	+	-	-	-
	4	Простота конструкции	+	+	-	-	-	+

Сопоставительный анализ признаков ИТР и аналогов

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Сопоставляя совокупности признаков групп а), б), в), д) представленные в таблице 3.4 аналогов и ИТР, видим, что ИТР не использованы совокупности признаков в патентах: РФ №2008178, РФ №2146596, РФ №2150367, Великобритания №2028915, Германия №2046697. Перечисленные патенты исключаем из дальнейшего рассмотрения.

Вывод

Таким образом, в результате сопоставительного анализа выявляем, что ИТР «Конструкция» по патенту РФ №2124430 не попадает под действие патентов РФ, Великобритании и Германии. Следовательно, усовершенствованный упрочняющий инструмент ролик обладает патентной чистотой в отношении РФ, Великобритании и Германии. Для организации производства усовершенствованного ролика в РФ нужно приобрести лицензию у владельцев патента РФ №2124430. Продавать такой инструмент-ролики в Великобританию и ФРГ можно беспрепятственно.

4. Выбор и проектирование заготовки

Исходя, из служебного назначения детали и годовой программы выпуска требуется выбрать метод изготовления заготовки на анализируемую деталь с учётом экономического обоснования выбранного метода изготовления. Метод изготовления заготовки должен обеспечить минимальные суммарные затраты при её изготовлении и последующей обработки.

При разработке матрицы штампа, целесообразно объединить ряд поверхностей для уменьшения себестоимости заготовки, хотя при этом увеличится металлоемкость заготовки и масса поковки, но гораздо упростится контур заготовки.

4.1 Получение заготовки методом штамповки

Технические требования на изготовление заготовки назначаются по ГОСТ 7505-89 (поковки стальные штампованные). Класс точности поковки выбираем [2, с.28, т.19] полученную на горизонтально ковочной машине, которой соответствует класс точности Т4.

Определим ориентировочную массу поковки по характеристикам деталей и типовым представителям выбираем коэффициент К_Р для определения ориентировочной массы поковки и принимаем его равным 1,5 для деталей типа коленчатого вала.

G_пок=G_детК_Р=590кг1,5=885кг

Найдём массу элементарной фигуры, в которую вписывается поковка коленчатого вала. Поскольку данная фигура представляет собой цилиндр, то расчет произведем по тривиальной формуле:

G_Ф=

по [2, с.30, п.4]

Определим группу стали: М2 по [2, с.8, т.1,п.2], т.к. массовая доля углерода С составляет 0,4% (0,35-0,65%).

Определим исходный индекс по [2, с.10, табл.2]: ИИ=15.

Определим припуски на механическую обработку по [2, с.13, табл.3] и сведем в таблицу 4.1.

Определим допускаемые отклонения размеров поковки: по [2, с.17, т.8].

Таблица 4.1

Допускаемые отклонения размеров поковки

Размер, мм	240	200	365	122,5	1825
Припуск, мм	6,0	6,0	6,6	5,4	7,0
Допуск, мм	4,0	4,0	4,5	3,6	7,1
Предельные отклонения, мм

Определим смещение разъема штампа по [2, с.14, т.4], по классу точности поковки Т4 и массе поковки 890 кг: СШ=1,6 мм

Допустимая величина остаточного облоя по [2, с.21, табл.10] составляет 3,5мм.

Допускаемая величина высоты заусенца составляет 6мм по [2, с.21, табл. 11].

Допустимые отклонения межосевого расстояния в поковках не должны превышать: для 68 мм - 0,30 мм; для 125 мм - 0,50 мм.

Штамповочные уклоны составляют 1.

С учетом всех возможных погрешностей и особенностью конструкции: необходимостью введения напусков - принимаем следующие размеры поковки, которые сведем в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Принимаемые размеры поковки

Размер, мм	200	240	365	122,5	1825	68	125
Припуск, мм	6,0	6,0	6,6	5,4	7,0	-	-
Предельные отклонения, мм						0,30	0,50

4.2 Получение заготовки методом горячей ковки

Для получения заготовки деталей типа коленчатых валов используют также метод горячей ковки.

Технические требования на изготовление поковки назначают по ГОСТ 7829-70 (поковки стальные штампованные).

Класс точности поковки выбираем [2, с.28, т.19] полученную на горизонтально ковочной машине, которой соответствует класс точности Т4.

4.3 Экономические обоснование выбора заготовки

Определим затраты на получение заготовки методом штамповки по формуле:

руб/кг, (4.1)

где руб/кг - базовая стоимость одного килограмма штампованных заготовок;

- коэффициент, зависящий от второго класса точности, [3, с. 13];

- коэффициент, зависящий от сложности заготовки, таблица 3.4[3, с. 13];

- коэффициент, зависящий от массы заготовки, таблица 3.5[3, с.14];

- коэффициент, зависящий от марки материала, [3, с. 13];

- коэффициент, зависящий от объема производства, [3, с. 14].

Определим затраты на поковку, полученную методом ковки по формуле:

руб/кг, (4.2)

где руб/кг - базовая стоимость одного килограмма литых заготовок;

- коэффициент, зависящий от класса точности, [3, с. 15];

- коэффициент, зависящий от сложности заготовки, таблица 3.6 [3, с.16];

- коэффициент, зависящий от массы заготовки, таблица 3.7[3, с. 16];

- коэффициент, зависящий от марки материала, [3, с. 15];

- коэффициент, зависящий от объема производства, таблица 3.8[3, с. 17].

Определим затраты на механическую обработку:

руб/кг, (4.3)

где руб/кг - текущие затраты на 1кг стружки, таблица 3.2[3, с. 9]

руб/кг - капитальные затраты на 1кг стружки;

- нормативный коэффициент капитальных вложений, [3, с. 9].

Определим технологическую себестоимость заготовки по формуле:

, (4.4)

где q - масса детали;

k_им - коэффициент использования материала;

С_заг - затраты на заготовку;

С_мех - стоимость механической обработки, отнесенная к 1кг снимаемой стружки;

С_отх - цена 1кг отходов, таблица 3.1[3, с. 8].

Для штампованной заготовки:

руб

Для кованной заготовки:

руб

Экономический эффект при сопоставлении этих способов получения заготовок рассчитаем по формуле:

руб (4.5)

где С_Т2, С_Т1 - технологическая себестоимость заготовки,

N=30шт - годовая программа выпуска деталей.

Вывод: экономически целесообразно выбрать заготовку из штамповки.

5. Разработка схем базирования.

Технологический маршрут и план изготовления коленчатого вала

5.1 Анализ влияния точности установки на повышение точности формы путем распределения припуска

Известно, что погрешность исходной заготовки копируется на обработанной поверхности в виде одноименной погрешности меньшей величины. Во всей технологической цепи операций действует закон затухающего копирования макроотклонений. Причиной копирования является наличие упругих деформаций технологической системы (ТС), которые порождаются нестабильностью сил резания и являются одной из причин погрешностей формы обработанной детали.

Тот же эффект нестабильности сил резания проявляется при неправильной установке заготовки перед обработкой. Если даже заготовка имеет цилиндрическую поверхность идеальной формы, то при смещении оси вращения цилиндра при обработке возникает определенная нестабильность сил резания и соответствующие отклонения формы поверхности детали. Особенно сложна установка заготовки перед первой операцией. Часто одной из важнейших задач, решаемых при выполнении первой операции, является обеспечение равномерного распределения припуска, так как считается, что это уменьшает рассеяние размеров, связанное с колебаниями упругих деформаций ТС.