Устройство для накатки профиля на поверхности деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 23 P 6/02, В.21 Н 3/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882335/27 (22) 15.11.90 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М.И, Калинина (72) Ф.Я.Рудик, В,А.Деев и M.Â.Çèìèí (53) 621,791 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11000099558855, кл. В 21 Н 3/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКАТКИ ПРОФИЛЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и используется при ремонте и восстаИзобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для восстановления изношенных поверхностей деталей поверхностной пластической деформацией, и может быть использовано для восстановления толстостенных цилиндрических деталей, в частности поршней автотракторных двигателей.

Известно устройство для накатывания между профильными роликами. Принципиальная схема накатывания двумя роликами представляет собой схему поперечной накатки. Два ролика вращаются в одном направлении, при этом один из них совершает поступательное движение подачи. Заготовка устанавливается между роликами на опорном ноже. При сближении на заданное межцентровое расстояние ролики, сдавливая заготовку, увлекают ее во вращение и накатывают на ней определенный профиль.

». Ж „1734979 А1 новлении поршней с отклонением от цилиндричности, Сущность изобретения: две плоские рейки с насечкой расположены параллельно друг другу. Одна неподвижна относительно корпуса, а другая установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно первой. Деталь крепится на поворотной оправке и помещается между рейками. После накатки профиля на секторах поверхности оправка с помощью рукоятки одновременно с деталью поворачивается на 180 . Производится накатка в противоположном направлении, 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Недостатком известного устройства яв- ляется то, что оно накатывает только цилиндрические детали и не может производить ь накатку тел вращения, имеющих сложную в осевом и поперечном сечениях геометрическую форму, исключает возможность нанесения сложной поверхности наката, а также сложно в изготовлении, !

Наиболее близким по технической сущ- 4 ности к предлагаемому устройству является Q устройство для накатывания резьб двумя обычными плоскими рвиквми, нв боковых сторонах которых имеется насечка соответствующего профиля. Подвижная рейка совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение: при ее крайнем положении деталь беспрепятственно попадает на неподвижную рейку. Под действием силы трения деталь входит в пространство между рейками, вращаясь вокруг

1734979

55 собственной оси. На поверхности получается негативный отпечаток профиля.

Недостатком известного устройства является то, что высадочный инструмент дает хорошие результаты лишь при условии строгой цилиндрической детали, в случае повышенных локальных износов и цилиндричности формы (бочкообразность, эллипсность), при незначительной величине высадки появляются дефекты, возникаемые от недоохвата обрабатываемой детали формообразующими рейками, и несовпадение всех последующих следов макрорельефа с и редыдущим, что не позволяет получить регулярный макрорельеф, Рассматриваемое устройство не позволяет накатывать ограниченную поверхность детали и создавать оптимальный максорельеф с высокой транспортирующей способностью системы каналов на поверхности детали, Целью изобретения является расширение технологических возможностей устройства за счет восстановления деталей с отклонением от цилиндричности, преимущественно поршней, а также повышение производительности. Изобретение позволяет восстанавливать детали с величиной износа цилиндрической части поверхности в пределах 0,6„.0,8 мм, улучшает условия трения и работы сопрягаемых деталей.

Для достижения поставленной цели у"тройство для накатки профиля на поверхности детали, содержащее корпус, две плоские рейки с насечкой, одча из которых установлена неподвижно относительно корпуса, а другая — с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно первой в плоскости, параллельной ей, при этом насечки на рейках расположены оппозитно, снабжено оправкой для фиксации восстанавливаемых деталей, установленной с возможностью фиксированного поворота на оси, расположенной в плоскости, параллельной рейкам, и возможностью перемещения в ней, а подвижная рейка установлена с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. С целью предотвращения осевого смещения восстанавливаемой детали рейки снабжены торцовой отбортовкой и профильным выступом, Устройство также снабжено направляющей с пазом, кронштейном со штангой и рукояткой для поворота оси на 180, при этом направI ляющая жестко закреплена на корпусе, продольная ось паза расположена параллельно продольным осям реек, кронштейн размещен с возможностью перемещения в пазу направляющей, а оправка установлена на свободном конце штанги.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг, 2 — схема крепления оправки; на фиг. 3 — юбка поршня после восстановления.

Устройство состоит из деформирующих реек: подвижной нижней 1, закрепленной на суппорте 2 фрезерного станка, и неподвижной верхней 3, закрепленной на его головке 4, К торцу реек 3 крепится направляющая 5, в пазе которой размещен кронштейн 6. К последнему посредством втулки 7 и гайки 8 крепится штанга 9, несущая цилиндрический корпус 10, в котором на оси 11 установлена оправка 12 для закрепления восстанавливаемой детали 13, Ось 11 крепится в корпусе 10 посредством втулки 14 и гайки 15. Ось 11 снабжена рукояткой 16 с подпружиненным шариком 17, перемещающимся в секторных выточках 18 фланца 19 корпуса 10. Для снижения усилий деформации рейки 1 и З.подключены к источнику тока (УЗМО-2), для этого рейка 1 изолирована от суппорта станка прокладкой 20, Для предотвращения осевого перемещения восстанавливаемой детали (в частности, поршня) нижняя рейка 1 снабжена торцовой отбортовкой 21, взаимодействующей с торцом поршня 13, и профильным выступом

22, входящим в канавку поршня. Кроме того, поршень крепится на оправке посредством пальца 23, проходящего через отверстия поршня и оправки 12. Рейки 1 и 3 снабжены насечкой, профиль которой соответствует требуемому для восстановления определенной детали. B случае толстостенных поршней автотракторных двигателей насечка выполняется под углом 42„,47 относительно направляющей поршня с шагом между насечками, равным 3 мм, и высотой 0,8 мм.

Устройство работает следующим обра-. зом.

Восстанавливаемая деталь 13 устанавливается в оправку 12 и фиксируется пальцами 23, поворотом рукоятки 16 относительно штанги 9 деталь входит в пространство между рейками, при этом вершины эллипсности детали обращены. к деформирующим валикам. Для ориентации детали относительно деформирующих реек торец детали упирается в отбортовку 21, маслосъемная канавка устанавливается в профильный выступ 22. Ручкой вертикальной подачи суппорта 2 деталь вводят в соприкосновение с деформирующими участками верхней рейки 3 и воздействуют с усилием на стенки детали, включают возвратно-поступательное движение горизонтальной подачи суппорта, происходит внедрение и захват детали треугольными деформирующими валиками, и вовлекают

1734979

30

45

55 деталь во вращение с формированием двухсторонней высадки по сторонам валиков и формированием канавок во взаимно противоположных к образующей детали направлениях. Кронштейн 6 во время движения реек перемещается по направляющей 5, Сектор высадки задается и ограничивается шариком 17, перемещающимся по каналу

18 сектора фланца 19, и ходом суппорта 2 горизонтальной подачи станка.

Глубина высадки регулируется рукояткой вертикальной подачи суппорта 2 и высотой деформирующих валиков, высадка производится за 2 — 3 полных прохода по деформируемому участку реек 1 и 3, После формирования поверхности детали и каналов в одном направлении включают горизонтальную подачу суппорта 2, выводят из соприкосновения с деформирующим участком деталь посредством рукоятки вертикальной подачи суппорта 2, и поворотом рукоятки 16 деталь поворачивается на

180, Процесс прокатки повторяется, в результате на поверхности детали образуется ромбообразный макрорельеф с взэимнопересекающейся системой каналов.

После высадки профиля и восстановления размеров детали выключают горизонтальную подачу суппорта 2, опускают рукояткой вертикальной подачи суппорта 2 нижнюю рейку 1, поворачивают деталь посредством рукоятки 16 в исходное положение, вынимают палец 23 и снимают деталь с оправки 12.

Скорость обработки, усилие прижатия реек, сила тока, величина и продолжительность пауз и включений при использовании электроимпульсных режимов разогрева металла уточняются экспериментальным путем в зависимости от имеющегося оборудования и металла восстанавливаемой детали. Параметры электроимпульсной устанОвки, ширину и площадь контактной поверхности выбирают из условия необходимой плотности тока для создания пластического объема. Усилие воздействия реек, частота импульсов и их продолжительность выбираются из условий качественного восстановления поверхности и материала детали.

Пример. Поршень, изготовленный из алюминиевого сплава, устанавливают в оправку и фиксируют пальцем, поворотом рукоятки 16 относительно штанги 9 ставят на нижнюю накатную рейку, после чего суппортом вертикальной подачи поршень вводится в соприкосновение с верхней накатной рейкой. Во включенном состоянии горизонтальной подачи станка суппортом вертикальной подачи устанавливается усилие на стенке поршня в пределах

150...200 кН, Одновременно с включением горизонтальной подачи осуществляется включение электроимпульсной установки (УЭМО-2) с силой рабочего тока 300...500 А и напряжением 2...3 В, токоподводящие концы которой подключены к верхней. и нижней накатным рейкам. В момент включения подачи станка и трансформатора выступы накатных реек треугольного профиля внедряются в стенки поршня, перемещая металл на формируемые единичные площадки, своими наклонными гранями, Накатка производится на ограниченном секторе изношенной поверхности юбки поршня, Сектор накатки ограничивает шарик; перемещающийся в секторной выточке фланца корпуса, и стопор горизонтальной подачи хода суппортэ высотой деформирующих выступов, Восстановление юбки поршня с диаметральным износом, равным 0,3 мм, происходит за три цикла горизонтальной подачи суппорта и составляет 0,4.„0,6 мм по диаметру поршня. Высадка металла производится с учетом припуска для дальнейшей механической обработки юбки поршня.

Материал и используемое оборудование, Материал накатных реек — сталь 20Х.

Устройство крепится на универсальном фрезерном станке 6РЯОШ, К рейкам подключается понижающий трансформатор

УЭ MO-2.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность восстановления, качество восстановления, качество восстанавливаемой поверхности по геометрическим параметрам, увеличить стойкость восстановленной поверхности к износам, расширить область применения (алюминиевые, стальные и чугунные детали), снизить энергоемкость процесса за счет снижения потребляемой энергии на повышение пластичности металла, путем снижения площади пятна контакта и исключения нагрева металла, неучаствующего в восстановлении.

Предварительное технико-зкономическое обоснование восстановления юбки поршня двигателя камаз-740.

Себестоимость устройства для восстановления юбки поршня находим по формуле

С HP с. = с., - с.. +

100 где Сл — стоимость приспособления, руб;

С р — основная и дополнительная заработнэя плата производственных рабочих, руб;

HP — процент накладных расходов, руб.

1734979

10 Сосн. 10 21,94

100 100

Сдоп

Ссоц, 100

1,06 руб

Ссоц.

10000 0,14 0 875

1600

Трудоемкость выполнения работ по изготовлению устройства приведена в табл. 1.

Трудоемкость работ определена расчетным путем на основе типовых нормативов времени на все виды работ.

Дополнительная заработная плата составит 7 — 10 от основной, т.е.

Отчисления на социальное страхование

Полная заработная плата производственным рабочим, составит

Спр. = Сосн. + Сдоп. + Ссоц., Спр. = 21,94 + 2,194 + 1;06 = 25,2 руб.

Стоимость материалов и деталей, израсходованных на изготовление устройства, представлена в табл, 2.

К затратам на материалы относят наценку торгово-снабженческих организаций, которая составляет 12,5о от стоимости материалов, полная стоимость материалов составляет

= 7 68+ 7,68 1,25 — 8 64

М. =

100

Накладные расходы на изготовление устройства принимают в размерах 150 — 170 от суммы основной и дополнительной заработной платы, они составят;

HP = (21,94+ 2,2) 1,7 = 41,0 руб.

Исходя из приведенных расчетов, стоимость устройства составляет

Сп = 25,2+ 8,64+41.0= 74,84 руб.

Себестоимость восстановления юбки поршня КАМАЗ-740

Свосст. = Спр + HP + Сэл + Сэм + Стрито, где Спр — полная заработная плата производственных рабочих, руб;

HP — накладные расходы, руб;

Сэл — затраты на эл,энергию, руб;

Свм — амортизационные отчисления, руб;

Стрито — затраты на текущий ремонт и

5 ТО, руб.

Затраты на заработную плату

Спр = Сосн + Сдоп + Ссоц

Затраты на основную заработную плату рабочих

10 Соси = 0,01 1иэд Сч К, где тиэд — нормативная трудоемкость ремонта;

Сч — часовая ставка рабочих;

К - коэффициент, учитывающий допла15 ту за сверхурочные и дополнительные работы.

Соси = 0,01 0,9 1,03 57,6 = 0,53 руб.

Дополнительная заработная плата

20 Сдоп = 10 Сосн = 0 1 0 53 = 0,053 руб.

Ссоц = 0,044 (Сосн + Сдоп), где Ссоц- отчисления с заработной платы на социальное страхование, руб.

Ссоц. = 0,044 (0,53 + 0,053) = 0,025 руб, Заработная плата производственных рабочих составит

30 C —— 0,53 + 0,053 + 0,025 = 0,61 руб, Накладные расходы составляют 150-170 от суммы затрат на основную и дополнительную заработные платы. HP = (Сосн + Сдоп) 1,5, 35 HP = (0,53 + 0,053) ° 1,5 = 0,87 руб, Затраты на электроэнергию

Сэл=1 и С, где с — коэффициент спроса;

N — мощность электродвигателя станка, 40

С вЂ” стоимость 1 кВт электроэнергии, руб;

Сэв. = 0,65 19,6 0,04 = 0,51 руб, Затраты на амортизационные отчисления

45 составляют 14 от балансовой стоимости оборудования и устройства

Свм = 1600, Со = 10000 Руб„

Сб 0,14

Затраты на текущий и ТО составляют 7,4 от стоимости оборудования

Сб 0 074

Стрито

Nг где Йг — годовая программа ремонта, шт„

1734979

Таблица 1

Таблица 2

Стоимость. руб, Норма расхода нае ини, кг

Единица измерения

1,822

5,30

17,96

39,6

0,240

0,004

0,0011

0,006

0,013 кг кг шт. кг

0,098

0,001

То же

0,004

0,002

° !

0,004

10000 0,74 трито 1 600

Себестоимость восстановления юбки поршня составит

Свосст = 0,61 + 0,875 + 0,51 +

+ 0,87 + 0,46 = 3,32 руб, Годовая экономия составит

Эг = (Спорш Свосст) Nr, Эт = (12,6 — 3,32) . 1600 = 14848 руб.

Формула изобретения

1. Устройство для накатки профиля на поверхности деталей, содержащее корпус, две плоские рейки с насечкой, одна из которых установлена неподвижно относительно корпуса, а другая — с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно первой в плоскости, параллельной ей, при этом насечки на рейках расположены оппозитно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства путем восстановления деталей с отклонением от цилиндричности, преимущественно поршМатериал и готовые изделия

Сортовая конструкционная сталь

Листовая конструкционная сталь

Болт М14 ГОСТ 7798 — 70

Винт М6 х 2558 ГОСТ 1491-72

Винт М6 х 2058 ГОСТ 17475 — 72

Винт М8 х 3058 ГОСТ 17475 — 72

Винт М10 х 4058 ГОСТ 18475 — 72 ней, а также повышения производительности, оно снабжено оправкой для фиксации восстанавливаемых деталей, установленной с воэможностью фиксированного пово5 рота на оси, расположенной в плоскости, параллельной рейкам, и возможностью перемещения в ней, а подвижная рейка установлена с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных плоско10 стях.

2. Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью предотвращения осевого смещения восстанавливаемой детали, рейки снабжены торцовой отбортовкой и

15 профильным выступом.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено направляющей с пазом, кронштейном со штангой и рукояткой для поворота. оси на 180, при

20 этом направляющая жестко закреплена на корпусе, продольная ось паза расположена параллельно продольным осям реек, кронштейн размещен с возможностью перемещения в пазу направляющей, а оправка

25 установлена на свободном конце штанги.

1734979

Продолжение табл. 2

1734979

1734979

Составитель Ф. Рудик

Техред М,Моргентал Корректор Л. Бескид

Редактор И. Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5