WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

где - предел текучести материала заготовки с учетом упрочнения, Па; и - полярные радиусы деформации на входе в очаг деформирования и на выходе, м; - радиус профиля дорна, м; и - начальная и конечная толщина стенки заготовки, м, - элементарное осевое перемещение дорна, м; - средний диаметр заготовки, м, равный ; - диаметр оправки, м.

Предел текучести с учетом упрочнения определяется либо из графика «напряжение-деформация», либо по известной зависимости С.И. Губкина.

Работы касательных сил на входе дорна в отверстие заготовки и на выходе из отверстия равны между собой:

,

(3)

где - полярный угол произвольной точки сечения очага деформации на уровне входа дорна в заготовку и на уровне выхода: ; - элементарная сила деформации, Н;, Па.

Элементарная работа сил трения по поверхности дорна:

,

(4)

где - коэффициент трения скольжения; - элементарная сила трения на контактных поверхностях, Н, равная ; - напряжения по нормали к поверхности контакта, Па; - путь этой силы, м.

Решая равенство (4), получим:

.

(5)

Элементарная работа сил трения по поверхности обоймы:

,

где, м.

Решая подынтегральное выражение и выражая через, получим:

.

(6)

Подставляя выражения (2), (3), (5) и (6) в равенство (1), определим полную элементарную работу дорна. Разделив эту работу на элементарное перемещение, найдем потребную силу деформирования.

Работа внутренних сил может привести к удлинению заготовки. Элементарная работа удлинения заготовки равна, где - растягивающие напряжения. Приравнивая эту работу сумме работ сил деформации (2) и (3) и вычитая из этой суммы работу сил трения, определим напряжения. Если величина этих напряжений превосходит предел текучести материала заготовки, то происходит ее удлинение. В противном случае заготовка деформируется упруго, а пластическая деформация выражается в пластическом вытеснении материала перед поверхностью дорна. Из этого условия несложно определить верхнюю границу радиуса профиля дорна, при котором в процессе дорнования не происходит удлинения заготовки:

,

(7)

где ;.

Нижняя граница радиуса профиля тора, предотвращающая возможность среза металла, определяется из многочисленных данных технической литературы. Например, исходя из данных И.В. Крагельского, где - коэффициент, зависящий от условий смазки.

Разработаны алгоритм и программа расчета основных параметров процесса комбинированного дорнования на основе полученной математической модели. Выполнен анализ влияния действующих факторов на точность обработки и величину формируемого бурта. Выявлены наиболее влияющие факторы и определена область рациональных значений технологических параметров. Это позволило в дальнейшем целенаправленно построить компьютерное моделирование и экспериментальные исследования процесса дорнования.

В третьей главе представлена методика проведения экспериментальных исследований и компьютерного моделирования. Описаны объекты и средства исследований, методика измерений и обработки экспериментальных данных, а также приведено обоснование факторного эксперимента 23, который использовался для оценки влияния технологических факторов на геометрические параметры и качество получаемых заготовок.

Исследования проводились с применением специальной оснастки, спроектированной автором и изготовленной в ООО НПП НИМ. Оснастка спроектирована в соответствии с поданной заявкой на патент «Способ изготовления втулок с концевым утолщением». Набор средств исследований подбирался на основе максимального соответствия поставленным целям и задачам.

Шероховатость по параметру Ra измерялась на компьютерном профилометре модели 170623 и профилометре «SURTRONIK-3». Отклонение от круглости – на кругломере модели 218.

Для обработки данных многофакторного эксперимента использовалась программа «plan», позволяющая комплексно оценивать исследуемые параметры.

Достоверность результатов аналитических исследований оценивалась по среднему абсолютному отклонению расчетных значений от опытных данных.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований и компьютерного моделирования процесса комбинированного дорнования заготовок внутренних колец подшипников 42205 (рис.2).

Рис. 2. Образцы

обработанных деталей

Экспериментально исследовалось влияние таких технологических параметров процесса как соотношения наружного, внутреннего диаметров и высоты заготовки на величину образуемого бурта и удлинение заготовки при обработке.

Получены следующие уравнения регрессии, связывающие получаемый диаметр бурта и величину удлинения заготовки с исходными размерами заготовки:

;

(8)

,

(9)

где, и - соответственно наружный, внутренний диаметры и высота исходной заготовки, мм.

На рис. 3, 4 представлены полученные результаты в графическом виде.

Рис. 3. Зависимость влияния наружного и внутреннего диаметров

заготовки (при фиксированном значении высоты заготовки)

на диаметр образуемого бурта, мм

Рис. 4. Зависимость влияния внутреннего диаметра и высоты заготовки

(при фиксированном значении наружного диаметра)

на диаметр образуемого бурта, мм

Как видно из уравнений (8), (9) и рис. 3 и 4, наиболее значимым фактором является наружный диаметр заготовки. Это объясняется тем, что с возрастанием наружного диаметра уменьшается исходный зазор между заготовкой и кольцевой оправкой, а это приводит к увеличению натяга между заготовкой и дорном.

Кроме факторного определения зависимостей, были проведены статистические исследования. Для определения параметров распределения диаметров колец после комбинированного дорнования при постоянных условиях была обработана партия заготовок в количестве 100 шт. Замерялись наружный, внутренний диаметры и погрешности формы отверстия в продольном и поперечном сечениях. Согласно методике обработки статистических данных определены основные параметры и характер распределения размеров деталей, построены эмпирическая и теоретическая кривые распределения. В качестве примера на рис. 5 представлено распределение значений диаметров отверстия колец.

Рис. 5. Эмпирическое и теоретическое (сплошная гладкая линия)

распределения диаметра отверстия колец подшипников

после комбинированного дорнования

На рис. 6 приведены сравнительные круглограммы колец роликоподшипников, полученных комбинированным дорнованием и токарной обработкой. Как видно, отклонение от круглости поверхности кольца, изготовленного комбинированным дорнованием (кр = 28 мкм), намного меньше аналогичного показателя у кольца (кр = 48 мкм), изготовленного традиционным способом.

Рис. 6. Круглограммы наружного диаметра колец

после комбинированного дорнования (слева) и после точения (справа)

На рис.7 показан фрагмент взаимодействия дорна с заготовкой, полученный на основе компьютерного моделирования процесса комбинированного дорнования с использованием программы «Q-Form».

Рис. 7. Фрагменты компьютерного моделирования процесса

комбинированного дорнования

На рис. 7 видны направления течения металла в сечении кольца и возникающие напряжения. Выполненное моделирование позволило сократить объем трудоемких экспериментальных исследований и наглядно представить процесс формирования детали в процессе дорнования.

Сравнение результатов аналитических, экспериментальных исследований и компьютерного моделирования показало их удовлетворительное соответствие между собой (рис. 8).

Рис. 8.Зависимости работы А (Дж), затраченной при дорновании,

от величины перемещения дорна h (м), полученные на основе

аналитических зависимостей (сплошная линия), экспериментальных

данных (точки) и компьютерного моделирования (штриховая линия)

В качестве экспериментальных данных использовались данные виртуальных экспериментов в программе «Q-Form» (пунктирная линия) и данные реальных экспериментов (показано точками). Аналитические значения представлены сплошной линией. Штрихпунктирными линиями представлены доверительные границы значений, полученных на основе статистической обработки экспериментальных данных.

Как видно из рис. 8, данные аналитического моделирования находятся в пределах доверительных интервалов экспериментальных значений работы дорнования и в пределах (15-20)% отличаются от результатов, полученных на основе компьютерного моделирования. Это подтверждает адекватность результатов аналитических исследований.

На основании полученных результатов показано:

- кольца подшипников из стали ШХ-15 достаточно эффективно обрабатываются таким методом холодного объемного деформирования, как комбинированное дорнование;

- компьютерное моделирование и экспериментальная проверка теоретических предпосылок показали адекватность результатов математического моделирования, что позволяет в каждом конкретном случае обработки определять рациональные условия осуществления процесса комбинированного дорнования;

- по производительности и основным показателям качества – погрешности размеров и формы деталей, шероховатости и волнистости поверхности, традиционная токарная обработка деталей типа колец роликовых подшипников существенно уступает процессу комбинированного дорнования.

Пятая глава содержит практические рекомендации по промышленному использованию полученных результатов и оценку экономической эффективности их внедрения в производство.

Предложена перспективная технология изготовления внутренних колец роликовых подшипников серий 42000, 52000, 62000, 92000, 232000 и 32000 и наружных колец роликовых подшипников серий 2000 и 12000 на основе применения процесса комбинированного дорнования. Описана конструкция автомата, спроектированного автором совместно с ведущими конструкторами отдела ООО НПП НИМ, в которой заложен предложенный способ комбинированного дорнования колец подшипников. Новые автоматы выгодно отличаются от существующих станков простотой конструкции и удобством обслуживания.

Технико-экономическая эффективность от использования предложенной технологии в производстве заключается в увеличении коэффициента использования металла до 0,65-0,70; повышении производительности труда, уменьшении расходов на инструмент и электроэнергию; снижении потребных производственных площадей на 60%.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и внедрения их результатов в промышленность решена актуальная научная задача, которая заключается в повышении эффективности и качества формообразования рабочих поверхностей роликовых колец подшипников на основе использования способа комбинированного дорнования.

2. Предложен способ комбинированного дорнования, позволяющий помимо обеспечения заданной точности наружного и внутреннего диаметров цилиндрических заготовок одновременно формировать их концевое утолщение с целью уменьшения расхода материала.

3. Исследованы размерные связи процесса комбинированного дорнования, выявлен механизм влияния геометрических параметров дорна на затрачиваемую энергию деформирования заготовки, определены условия, предотвращающие срез металла и удлинение заготовки в процессе дорнования и тем самым обеспечивающие достижение максимальной величины концевого утолщения. Анализ полученных результатов позволил определить рациональную область осуществления процесса.

4. Выполнен компьютерный эксперимент, который подтвердил результаты аналитических исследований и наглядно показал характер формирования концевого утолщения в процессе комбинированного дорнования и сложнонапряженное состояние заготовки в процессе обработки.

5. Выполнены экспериментальные исследования на основе рационального планирования экспериментов, позволившие получить регрессионные зависимости показателей процесса от основных влияющих технологических факторов. Экспериментально определены рациональные условия обработки комбинированным дорнованием, проведено их сравнение с теоретическими расчетами, показана адекватность предложенной аналитической модели. Экспериментально установлено, что при использовании предложенного метода дорнования обеспечивается высокая повторяемость геометрических параметров обработанных заготовок, что позволяет получать детали, превосходящие по основным показателям качества изделия, получаемые традиционным способом лезвийной обработки.

6. Предложена перспективная безотходная технология изготовления колец роликовых подшипников различных серий на основе применения комбинированного дорнования, позволяющая повысить качество деталей и резко сократить объем токарной обработки. Результаты работы внедрены на ООО НПП НИМ и ОАО СЭЗ им. С.Орджоникидзе.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК РФ

Pages:     | 1 || 3 |






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