WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Мелентьев Владимир Александрович

Малоотходная технология изготовления

колец роликовых подшипников

на основе применения

комбинированного дорнования

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Саратов 2008


Работа выполнена в ГОУ ВПО

«Саратовский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ,

лауреат премии Президента РФ

Королев Альберт Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Загородских Борис Павлович

кандидат технических наук, доцент

Демидов Александр Константинович

Ведущая организация:

Саратовский филиал ООО «Научно-исследовательский центр Европейской подшипниковой корпорации»

Защита состоится 15 апреля 2009 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.02 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, корп. 1, ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » декабря 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета А.А.Игнатьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшими задачами подшипникового производства являются сокращение расходов основного материала и повышение качества рабочих поверхностей деталей. Основным методом изготовления деталей в настоящее время является резание металлов. Однако несмотря на большие успехи, достигнутые в области обработки деталей резанием, коэффициент использования металла остается низким – менее 50%. Кроме того, за счет перерезания волокон металла в процессе резания снижаются эксплуатационные свойства изделий. После обработки резанием остается значительный припуск на наиболее трудоемкую часть технологического процесса – окончательную обработку деталей, что снижает эффективность производства.

Применение методов пластической деформации деталей с полной или частичной заменой процессов резания позволяет в значительной степени устранить отмеченные недостатки. При производстве подшипников обработку пластической деформацией применяют в основном с использованием предварительного нагрева исходных заготовок. Это позволяет получить более равномерный припуск на операциях токарной обработки и повысить эксплуатационные свойства деталей. Но нагрев деталей вызывает повышение расхода энергии и трудоёмкости изготовления подшипников. Кроме того, в процессе нагрева происходит окисление поверхностного слоя металла, что приводит к необходимости последующей лезвийной обработки деталей.

Более эффективны методы холодной пластической деформации деталей. К числу таких методов относится, например, процесс дорнования. Дорнование позволяет обеспечить минимальные припуски для окончательной обработки деталей. Несомненным преимуществом обработки деталей дорнованием является повышение эксплуатационных свойств деталей за счет достижения более благоприятной структуры металла. Во многих случаях, особенно при закрытом дорновании проката, появляется возможность ликвидировать необходимость трудоемкой токарной обработки и существенно снизить расход металла.

Однако применение процесса дорнования до сих пор ограничивалось обработкой гладких цилиндрических деталей. Обработка таких деталей, как кольца подшипников с буртом, требует применения токарной обработки и приводит к повышенному расходу материала. Поэтому разработка и исследование процесса комбинированного дорнования, при котором помимо калибровки поверхностей осуществляется одновременно формирование бурта заготовки и тем самым повышается коэффициент использования материала, являются актуальной задачей.

Целью данной работы является разработка малоотходной технологии изготовления колец роликовых подшипников с буртом на основе применения комбинированного дорнования.

Методы и средства исследований. Построение математической модели процесса комбинированного дорнования осуществлялось с применением методов технологии машиностроения и теории пластической деформации. Экспериментальные исследования проводились на основе методов математической статистики и теории планирования экспериментов. В качестве средств исследования использовались современное оборудование и приборы ОАО «Саратовский подшипниковый завод» (ОАО СПЗ).

Научная новизна работы:

- результаты исследования размерных связей процесса комбинированного дорнования, при котором одновременно с калибровкой поверхностей формируется бурт заготовки, на основе построения и расчета графа;

- разработка математической модели, отражающей механизм формирования бурта заготовки в зависимости от ее размеров и геометрических параметров инструмента с учетом возможного удлинения заготовки и возможного среза металла при его сдвиге;

- результаты исследования закономерностей процесса комбинированного дорнования, в том числе с использованием компьютерного моделирования процесса в программе «Q-Form», отражающие влияние на показатели качества колец основных технологических факторов: формы и размеров рабочей части инструмента, размеров обрабатываемой заготовки, числа рабочих ходов инструмента и др.

Практическая ценность и реализация работы:

- разработан способ комбинированного дорнования кольцевых заготовок;

- для операции комбинированного дорнования при участии автора спроектирован автомат, реализующий вышеуказанный способ;

- предложен перспективный безотходный технологический процесс изготовления внутренних колец роликового подшипника 42205.02;

- способ комбинированного дорнования кольцевых заготовок внедрён на предприятиях ООО «Научно-производственное предприятие нестандартных изделий машиностроения» (ООО НПП НИМ) и на ОАО «Саратовский электроприборостроительный завод им. С.Орджоникидзе» (ОАО СЭЗ им. С.Орджоникидзе), о чем свидетельствуют акты внедрения;

- предполагаемый экономический эффект от внедрения технологического процесса и оборудования для его осуществления равен 1350000 руб. Срок окупаемости 1,1 года.

Положения, выносимые на защиту:

1. Способ комбинированного дорнования деталей типа колец с концевым утолщением.

2. Математическая модель формирования заготовки в процессе комбинированного дорнования.

3. Результаты компьютерного моделирования процесса комбинированного дорнования, позволившие наглядно представить процесс комбинированного дорнования и изучить механизм влияния на результаты обработки технологических факторов.

4. Результаты экспериментальных исследований, подтверждающие теоретические выводы и определяющие технологические возможности процесса комбинированного дорнования на деталях подшипников.

5. Рекомендации по практическому применению предложенной технологии.

Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на Межгосударственном научно-техническом семинаре «Проблемы экономичности и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания» (Саратов, 2007 г.), научно-практической конференции «Молодые ученые – науке и производству» и научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» СГТУ (2007-2008 гг.), на Международной научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2008 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 142 страницах, иллюстрирована 30 рисунками и 11 таблицами. Она состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 145 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и научная новизна работы, дана общая характеристика результатов исследований, полученных в диссертации, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ современного состояния исследований технологии получения кольцевых заготовок. Рассмотрены различные методы и схемы получения колец, в том числе инструмент и средства технологического оснащения для осуществления процесса комбинированного дорнования.

Проведённый обзор исследований Ю.Г. Проскурякова, Ю.А. Акименко, Г.Н. Бизяева, И.М. Жвика, А.В. Королева, В.П. Монченко, А.И. Хыбемяги, П.С. Лернера и других авторов показал, что на современном этапе развития машиностроительной отрасли получение точных заготовок методами дорнования может рассматриваться как высокопроизводительный метод обработки изделий общего машиностроения и, в частности, по своим характеристикам удовлетворяющий запросам подшипниковой промышленности при получении деталей подшипников. Метод обладает рядом специфических свойств, выгодно отличающих его от традиционно применяемых методов обработки резанием, и позволяет получать изделия с высокими эксплуатационными характеристиками, параметрами надёжности и долговечности. Указаны преимущества и недостатки аналогичных методов.

Показано, что для более широкого использования процесса комбинированного дорнования деталей подшипников в промышленности необходимы дальнейшая теоретическая проработка и экспериментальные исследования процесса, которые позволили бы осуществлять дальнейшее совершенствование технологии холодного формообразования, выявление основных технологических факторов и разработку технологического оборудования для его осуществления.

С учётом вышеизложенных положений сформулированы основные задачи исследования:

  1. Предложить способ комбинированного дорнования, построить размерные связи этого процесса, исследовать механизм формообразования заготовки в процессе комбинированного дорнования.
  2. Проанализировать влияние основных технологических факторов на размерные параметры обработки.
  3. Выполнить компьютерное моделирование комбинированного дорнования, наглядно представив механизм процесса.
  4. Выполнить экспериментальные исследования процесса комбинированного дорнования, подтвердить адекватность математического и компьютерного моделирования, уточнить рациональные условия обработки.
  5. Разработать практические рекомендации по использованию предложенной технологии и дать технико-экономическую оценку эффективности её внедрения в производство.

Во второй главе описан способ комбинированного дорнования, исследованы размерные связи этого процесса на основе построения графов, исследован механизм формообразования заготовки в процессе комбинированного дорнования, проанализировано влияние основных технологических факторов на размерные параметры заготовки.

При построении математической модели обоснованно приняты некоторые допущения, основные из которых следующие:

1. Задача отнесена к случаю плоского деформированного состояния, ввиду незначительности деформации в тангенциальном направлении.

2. Принято допущение о равномерном распределении аксиальных напряжений и их постоянстве для всей площадки, на которую они действуют в рассматриваемый момент.

3. Принято, что плоские сечения остаются таковыми в течение всего процесса деформирования.

4. Главными осями являются оси, одна из которых совпадает с осью дорна, а две другие ей перпендикулярны.

Сущность предложенного способа комбинированного дорнования (рис. 1) заключается в следующем. Кольцевую деталь 1 с концевым утолщением получают из трубчатой заготовки, которую устанавливают внутри кольцевой оправки 2, упирают в опорную втулку 3 и деформируют изнутри многоступенчатым инструментом 7, прилагая усилия Р, направленные вдоль ее оси. Рабочие участки инструмента 7 используют торовой формы, на конце кольцевой оправки 2 изготавливают кольцевой паз 5, соответствующий получаемому утолщению, инструмент 7 в процессе обработки перемещают в сторону образуемого утолщения, а опорную втулку 3 устанавливают со стороны образуемого утолщения. Втулка 6 служит для направления дорна и для выпрессовки детали, подставку 4 используют в качестве упора кольцевой оправки 2 в процессе выпрессовки.

Рис.1. Схема комбинированного дорнования

Выполнено построение графа, отражающего размерные связи данного технологического процесса. Это позволило определить размеры заготовки и геометрические параметры инструмента в зависимости от требуемых размеров детали.

При осуществлении способа необходимо соблюдать следующие условия. Радиус профиля рабочих поверхностей торовых инструментов и их натяг с заготовкой должны быть такими, чтобы, с одной стороны, не срезать деформируемый металл, с другой стороны, чтобы обеспечить минимум удлинения заготовки. При этих условиях пластически деформируемый металл смещается дорном в сторону кольцевого паза 5 оправки 2 и заполняет его. Тем самым образуется концевое утолщение детали 1.

Для определения верхней границы радиуса профиля дорна использовалась методика В.П. Монченко. Определялась элементарная работа дорна (Дж), которая складывается из нескольких составляющих:

,

(1)

где - элементарная работа пластической деформации; и - элементарная работа соответственно на входе дорна в отверстие заготовки и на выходе из отверстия; - элементарная работа сил трения на поверхности дорна; - элементарная работа на поверхности оправки.

В свою очередь:

,

(2)

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»