Уменьшение сложного пространственного коробления поковок коленчатых валов для обеспечения гарантированного припуска по коренным и шатунным шейкам

Александр Васильевич Чех; Дамир Тамасович Сафаров

doi:10.22213/2413-1172-2022-1-77-90

Авторы

А. В. Чех Кузнечный завод «ПАО «КамАЗ»
Д. Т. Сафаров Набережночелнинский институт Казанского (Приволжского) федерального университета

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-1-77-90

Ключевые слова:

поковка коленчатого вала, горячая объемная штамповка, статистические методы управления, показатели припуска, коренные и шатунные шейки

Аннотация

Из общей совокупности размеров поковок коленчатого вала выделены геометрическе показатели точности, отражающие сложное их пространственное коробление, - диаметральные размеры коренных и шатунных шеек, угловые отклонения шатунных шеек, изогнутость третьей коренной шейки, поперечное смещение по разъему штампа. Для оценки величины пространственного коробления по выделенным показателям точности в течение периода стойкости гравюр штамповых вставок выполнено измерение партии поковок коленчатого вала с последующим вероятностно-статистическим анализом в виде построения гистограмм распределений, кривых нормального распределения и контрольных карт Шухарта. На основе полученных статистических данных изменчивости значений показателей рассмотрена комбинация их значений, при которой возникает неисправимый брак по шатунным шейкам поковки коленчатого вала в виде черноты после механической обработки. Недостаточность припуска по коренным и шатунным шейкам возникает при минимальных значениях диаметральных размеров и максимальных значениях отклонений угловых размеров, изогнутости по третьей коренной шейке и поперечному смещению по линии разъема штампа. Установлено, что по диаметральным размерам коренных шеек размах составляет до 4 мм, по первой, второй и третьей шейке - до 2 мм, по второй шейке - до 4 мм. Для предупреждения нехватки припуска наладка ведется по верхней границе допуска. Размах значений поперечных смещений поковки по линии разъема штампа составляет до 0,6 мм, смещение находится близко к верхней границе допуска. Изогнутость поковки, найденная в различных взаимно перпендикулярных направлениях, различна. В первом установе правочной операции она составляет до 1 мм, во втором - до 1,5 мм, что требует улучшений. Наиболее нестабильным показателем относительного расположения шатунных шеек являются отклонения их углового положения, достигающие значений до 2 мм в области их положительных и отрицательных значений. Рассмотрено техническое решение по локальному изменению профилей гравюр калибровочных вставок пресса горячей правки поковки, позволяющих улучшить схему калибровки поковки коленчатого вала и стабильность изготовления поковок коленчатого вала по угловым отклонениям шатунных шеек, а также уменьшить изгиб по третьей коренной шейке.

Биографии авторов

А. В. Чех, Кузнечный завод «ПАО «КамАЗ»

директор

Д. Т. Сафаров, Набережночелнинский институт Казанского (Приволжского) федерального университета

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «МТиК»

Библиографические ссылки

Solanki A., Sonigra S., Vajpayee V. Implementation of quality tools and effective strategies to boost production market standards for forged crankshafts: A case study of forging industry. Paper presented at the Materials Today, 2021, 47, 5970-5976. doi: 10.1016/j.matpr. 2021.04.537.

Wang X., Qi Z., Chen K., Liu Y., Wang E. Study on the forming accuracy of the three-cylinder crankshaft using a specific die with a preformed dressing.International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, 104, 551-564. doi: 10.1007/s00170-019-03909-6.

Kandrotaitė Janutienė R., Mažeika D. Modelling of induction heating of steel work piece for forging of crankshaft. Medziagotyra, 2018, 24, 345-350. doi: 10.5755/j01.ms.24.3.18313.

Karthik S., Silksonjohn J. A case study of 5s implementation in inspection process.International Journal of Mechanical and Production Engineering Research and Development, 2019, 9, 1469-1476. doi: 10.24247/ ijmperdjun2019154.

Noorbakhsh M., Moradi H. Design and optimization of multi-stage manufacturing process of stirling engine crankshaft. SN Applied Sciences, 2020, 2. doi: 10.1007/s42452-019-1820-6.

Hamrle P., Hlaváč J. Load analysis of crankshaft of two-point crank press. Paper presented at the Annals of DAAAM and Proceedings of the International DAAAM Symposium, 2018, 29, 0601-0608. doi: 10.2507/29th.daaam.proceedings.087.

Lu J., Cheng G., Wu M., Yang G., Che J. Detection and analysis of magnetic particle testing defects on heavy truck crankshaft manufactured by microalloyed medium-carbon forging steel. Journal of Iron and Steel Research International, 2020, 27, 608-616. doi: 10.1007/ s42243-019-00334-7.

Zhao F., Zhang Z., Liu Y., Zhang Z., Xie J. The coarse microstructure of medium-carbonmicroalloyed steel crankshafts: Formation mechanism and finish forging control. Steel Research International, 2020, 91. doi: 10.1002/srin.201900572.

Jiang B., Dong Z., Yang Z., Zhou L., Liu Y., Wang, Y. Analysis of the formation of surface crack on crankshaft after die forging. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2015, 68, 553-559. doi: 10.1007/s12666-014-0485-5.

Мартюгин А. В., Володин И. М. Снижение влияние деформации при обрезке облоя на геометрическую точность и дисбаланс поковок коленчатых валов // Colloquium-journal. 2019. № 26-2 (50). С. 91-94.

Мартюгин А. В., Володин И. М. Анализ результатов исследования дисбаланса поковок коленчатых валов с использованием нейросети // Colloquium-journal. 2019. № 26 (50). С. 89-94.

Касьянов С. В., Карлова Т. В. Жизненный цикл деталей машины как непрерывный поток технологий // Вестник Брянского государственного технического университета. 2019. № 7 (80). С. 18-22.

Особенности проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки с оригинальными требования к качеству поковок / А. В. Мартюгин, И. М. Володин, А. И. Володин, Г. Ф. Биктимирова // Современные наукоемкие технологии. 2019. № 4. С. 41-49.

Мартюгин А. В., Володин И. М., Володин А. И., Биктимирова Г. Ф. Совершенствование метода проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки коленчатых валов с необрабатываемыми противовесами // Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. № 6. С. 364-371.

Касьянов С. В., Могилевец В. Д. Производство автомобильной техники: информационно-технологическое сопровождение // Компетентность. 2021. № 3. С. 45-49.

Ермачков Р. О., Вяткин А. Г. Влияние способов наладки технологической системы на точность высотных размеров при осадке на гидравлическом прессе // Наука, техника и образование. 2019. № 2 (24). С. 16-24.

Антонюк Ф. И., Кузнецов И. В., Сорокин П. С., Ермачков Р. О. Технологические факторы повышения точности диаметральных размеров штучных (мерных) заготовок, изготавливаемых холодной осадкой // Современные наукоемкие технологии. 2018. № 7. С. 14-19.

САПР. Расчет припусков для механической обработки поверхностей деталей и определения размеров заготовок. Метод. Рекомендации МР 106-84. М. : ВНИИНМАШ, 1984 32 с.

Кужагильдин Р. С., Шутова Л. А. Повышение стойкости штампов для горячего деформирования // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2019. № 1 (80). С. 50-58.

Никишкин А. Е. Влияние трения на нагрузку и износ инструмента при объемной штамповке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 12. С. 581-584.