WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

УДК 621.7.01

На правах рукописи

МАРЕЦКАЯ Виктория Викторовна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

С УЧЕТОМ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ

ФОРМИРУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

Специальность: 05.02.08 – Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Васильев Александр Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Барзов Александр Александрович

кандидат технических наук, доцент

Маликов Андрей Андреевич

Ведущее предприятие: ОАО «НПО «Сатурн», г. Рыбинск

Защита состоится « 29 » октября 2008 г. на заседании диссертационного совета Д 212.141.06 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э.Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-я Бауманская ул., д.5.

Ваш отзыв на автореферат в 1 экземпляре, заверенный печатью организации, просим высылать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Телефон для справок: (499) 267-09-63.

Автореферат разослан «_25_»_сентября_2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., доцент

Михайлов В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В диссертационной работе рассмотрены вопросы, связанные с обеспечением качества деталей машин технологическими методами с учетом наследования и взаимного влияния формируемых показателей качества.

Актуальность работы. Комплексный подход к технологическому обеспечению работоспособности ответственных деталей основан на оценке показателей качества (ПК) деталей в зависимости от технологических факторов и прогнозировании эксплуатационных свойств (ЭС) деталей в зависимости от их показателей качества. ЭС исполнительных поверхностей деталей, такие как износостойкость, контактная жесткость, коррозионная стойкость и пр., обеспечиваются показателями геометрической формы, качества поверхностного слоя, объемных свойств деталей и др.

В производственной практике проектирование технологических процессов (ТП) изготовления деталей с заданными ПК основано, как правило, на общетехнологических принципах, например, последовательного повышения точности и снижения шероховатости поверхностей деталей. Для эффективной реализации ТП и получения требуемых ПК необходима существенная корректировка ТП в производственных условиях, особенно при изготовлении прецизионных деталей (имеющих допуски показателей в несколько микрометров или долей микрометров).

Предусмотреть формирование необходимых ПК целесообразно уже на этапе технологической подготовки производства (ТПП). Высокие требования к качеству деталей машин приводят к увеличению роли наследственных факторов при формировании ПК. При обеспечении качества прецизионных деталей каждую погрешность следует рассматривать состоящей их двух частей: первая характерна для текущего процесса обработки, вторая имеет наследственную природу, т.е. определяется предшествующими процессами. Вторая составляющая погрешности устойчива и с трудом поддается как ликвидации, так и уменьшению.

Необходимо также учитывать взаимное влияние ПК, т.е. изменения одного показателя в зависимости от другого и изменения второго ПК в зависимости от первого, проявляющиеся на одном и том же переходе. В настоящее время этому явлению уделяется мало внимания, хотя признано, что такое влияние может существенно сказаться на получаемых значениях ПК при изготовлении прецизионных деталей.

Особую сложность представляет разработка ТП изготовления деталей типа тел вращения, рабочая периферийная поверхность которых ограничена сложным фасонным профилем. В этом случае составляющие силы резания, параметры режима обработки, а следовательно, и величины ПК могут меняться вдоль профиля. В настоящей работе в качестве представителей рассматриваемой группы деталей выбраны формовочные валки трубоэлектросварочных станов (ТЭС). Такой выбор оправдан тем, что формовочные валки обладают всеми присущими данной группе деталей элементами и к ним предъявляются жесткие технические требования, особенно к показателям, обеспечивающим качество исполнительных поверхностей валков: отклонениям формы профиля фасонной поверхности, шероховатости, остаточным напряжениям и микротвердости. Объемная закалка заготовок валков вызывает существенные деформации заготовки, что предопределяет большие (до 2 мм) припуски на чистовую обработку. ПК валков формируются в основном на заключительной стадии обработки. Предпочтительным является ТП, включающий токарную обработку на станках с ЧПУ с применением инструмента из сверхтвердого материала и последующую отделочно-упрочняющую обработку алмазным выглаживанием. Этот вариант позволяет получить необходимые размерную точность, шероховатость и физико-механические показатели валка.

Обеспечение качества прецизионных деталей связано с решением актуальной научной задачи направленного формирования ПК. Такое формирование подразумевает возможность при заданных значениях ПК готовой детали, известных значениях ПК исходной заготовки с учетом информации о механизмах их трансформации при обработке разработать эффективный ТП и предусмотреть формирование требуемых показателей. Сказанное делает тему представленной диссертационной работы актуальной.

Объектом исследования в данной работе является процесс формирования проектных технологических решений уровня маршрутно-операционной технологии изготовления деталей.

Цель работы: обеспечение качества деталей типа тел вращения, имеющих фасонные поверхности, технологическими методами с учетом взаимного влияния формируемых ПК на этапе ТПП.

Задачи исследования:

1. Исследовать функциональные связи между ПК, отражающие явления наследования и взаимного влияния в процессе обработки деталей типа тел вращения, имеющих фасонную поверхность. Разработать структурную модель процесса формирования ПК при обработке деталей указанного типа.

2. Разработать математическую модель процесса формирования ПК при обработке деталей типа тел вращения, имеющих фасонную поверхность.

3. Разработать компьютерную модель и пакет программ для расчета ПК при обработке деталей вышеуказанного типа.

4. Предложить методику проектирования ТП с учетом взаимного влияния формируемых ПК.

Методы исследования. Теоретические задачи решены с применением научных основ технологии машиностроения, в частности, теоретических положений направленного формирования ПК, классических положений теорий сопротивления материалов и теоретической механики, а также теории системного анализа. Экспериментальные исследования проведены в лаборатории кафедры «Технология машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. При обработке данных использованы методы математической статистики, задействованы программы Microsoft Excel, MathCad. Разработка компьютерной модели проведена на базе программного комплекса «Моделирование В Технических Устройствах» («МВТУ»).

Научная новизна работы заключается в выявлении закономерностей формирования ПК поверхностного слоя детали при алмазном выглаживании с учетом взаимного влияния формируемых показателей.

На защиту выносятся:

1) результаты экспериментальных исследований по определению влияния исходной микротвердости на шероховатость, получаемую после точения и алмазного выглаживания заготовок;

2) структурная, математическая и компьютерная модели процесса формирования ПК для деталей типа тел вращения, имеющих фасонную поверхность.

Практическую ценность работы определяют:

1) пакет программ, позволяющий для деталей типа тел вращения, имеющих фасонную поверхность, определять, с одной стороны, ПК при заданных параметрах технологической системы, с другой стороны, параметры технологической системы, обеспечивающие требуемые ПК;

2) методика проектирования ТП с учетом взаимного влияния формируемых ПК, включающая в себя трехуровневое моделирование процесса формирования ПК, подразумевающее разработку структурной, математической и компьютерной моделей процесса.

Реализация результатов работы. Основные результаты работы приняты к внедрению на ОАО «НПО «Сатурн», г. Рыбинск Ярославской области, что подтверждено соответствующим актом.

Апробация работы. Представленная работа выполнялась в рамках гранта для поддержки научно-исследовательских работ аспирантов вузов Федерального агентства по образованию 2004 г. № А04–3.18–58 «Исследование и разработка технологических процессов изготовления деталей с учетом взаимного влияния формируемых показателей качества». Результаты работы представлялись и обсуждались на научных семинарах кафедры «Технология машиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2003 – 2007 г. и на 6-м Международном научно-техническом семинаре «Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении», Свалява, 2006 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы, в том числе 3 публикации в изданиях, утвержденных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа содержит 161 страницу текста, включая 13 таблиц, 52 рисунка, список литературы из 86 наименований и приложение на 18 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отмечена актуальность проблемы обеспечения качества деталей типа тел вращения, имеющих фасонную поверхность, с учетом технологического наследования и взаимного влияния формируемых ПК. Изложены методологические основы диссертационной работы. Даны общие характеристики результатов исследования и их практическая ценность. Представлены основные защищаемые положения.

Первая глава посвящена анализу способов технологического обеспечения заданных ПК при изготовлении деталей машин с целью создания требуемых ЭС, а также возможностей моделирования и автоматизации проектирования ТП изготовления деталей. Как показал анализ, в настоящее время существует большое число различных исследований, раскрывающих механизмы формирования отдельных элементов ТП, влияния отдельных факторов или операций. Особое внимание уделяется проблеме обеспечения качества поверхностного слоя.

Существуют исследования о степени влияния ПК на ЭС деталей машин. Рекомендации по регулированию ЭС показателями качества, контролю их формирования в производственных условиях даны в работах Э.В. Рыжова, А.Г. Суслова, А.А. Маталина, А.М. Дальского, В.Ф. Безъязычного, П.И. Ящерицына, Б.М. Базрова, М.Л. Хейфеца, В.П. Федорова, А.А. Барзова, А.С. Васильева, А.И. Кондакова, М.С. Камсюка и др.

Знание процессов формирования ПК, обеспечение необходимых условий их протекания позволяет обеспечить направленное формирование ПК деталей, в особенности прецизионных, т.е. комплекс активных технологических мероприятий, проводимых при ТПП и в производстве, обеспечивающих формирование комплекса значений заданных ПК.

Направленное формирование ПК основано как на фундаментальных и наиболее общих закономерностях технологии машиностроения, так и на теории технологического наследования и взаимного влияния ПК при условии совершенствования экспериментальной базы, накопления информационных баз данных и моделей.

Существующие исследования в данной области разрознены, в целом формирование ПК в ходе ТП изготовления какой-либо детали не рассматривается. Большая часть исследований посвящена механизмам формирования отдельных ПК на определенных этапах ТП изготовления деталей. Таким образом, целесообразно объединение исследований для комплексного изучения процессов формирования и трансформации ПК по ходу ТП изготовления деталей. Выявление и анализ механизмов возникновения наследования и взаимного влияния позволят определить способы управления ими. Необходима разработка методики проектирования ТП изготовления деталей с учетом явлений технологического наследования и взаимного влияния, которая уже на стадии ТПП позволит обеспечить

формирование комплекса взаимосвязанных ПК и требуемые ЭС.

Обоснована необходимость автоматизированного моделирования, которое позволит проследить трансформацию ПК по ходу ТП, определить значения показателей при заданных параметрах технологической системы или выбрать значения параметров для получения требуемых значений ПК.

Моделирование процесса трансформации ПК дает возможность исследовать влияние большого числа факторов, участвующих в их формировании; анализировать влияние последовательностей технологических методов на значение формируемых ПК; определить, с одной стороны, значения ПК при определенных параметрах технологической системы, с другой – диапазоны значений параметров технологической системы (режимов обработки, параметров средств технологического оснащения), обеспечивающие получение требуемых значений ПК.

На основе анализа сформулированы цель диссертационной работы и основные задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены основные принципы направленного формирования ПК, представлен математический аппарат описания их трансформации. Предложен вариант моделирования процесса формирования ПК.

Последовательность этапов ТП, состав и используемые технологические методы определяют технологическую предысторию детали. Предыстория, в свою очередь, определяет множество формируемых ПК детали. Знание закономерностей их формирования, принципы технологического наследования и взаимного влияния ПК позволяют снизить роль случайных факторов и их сочетаний при обеспечении заданных показателей.

Для описания изменения и сохранения значений ПК разработан математический аппарат, в котором множество показателей может быть представлено в виде:

,

где [Ki]j, [Ki](j-1) – множества значений ПК, характеризующих состояние заготовки после выполнения технологических переходов j и (j–1); i = 1, …, n, где n – число показателей качества; [mi]j – множество коэффициентов оперативного наследования, определяющих изменение ПК заготовки вследствие прямого технологического воздействия на j-м переходе, [kil]j – множество коэффициентов, характеризующих взаимное влияние ПК, формируемых на предыдущих этапах ТП, 1 l (j–1).

Pages:     || 2 | 3 |






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