авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Разработка высокопроизводительной технологии широкого выглаживания деталей самоустанавливающимся инструментом для массового машиностроительного производства

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БОБРОВСКИЙ НИКОЛАЙ МИХАЙЛОВИЧ

разработка высокопроизводительной технологии широкого выглаживания деталей самоустанавливающимся инструментом для массового машиностроительного производства

Специальности: 05.02.07 – Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки

05.02.08 – Технология машиностроения

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

Москва, 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет» и

ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»

Научный консультант: Доктор технических наук, профессор

С.Н. Григорьев

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Я.И. Барац

Доктор технических наук, профессор

Н.В. Носов

Доктор технических наук, профессор

В.А. Рогов

Ведущее предприятие: ОАО «ВНИИИнструмент»

Защита диссертации состоится «___»____________ 2010г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д 212.142.01 при ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», по адресу: 127994, Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3а

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять в адрес совета Д 212.142.01 при ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан «____» ____________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н. Волосова М.А.

Актуальность темы. В отечественном машиностроении происходит технологическая модернизация, направленная на повышение эффективности производства и конкурентоспособности выпускаемой продукции. Освоение прогрессивных технологий обеспечивается преимущественно за счет приобретения импортного оборудования и инструмента и, в меньшей степени, путем внедрения новых технологических процессов, созданных в нашей стране.

Можно отметить еще одну особенность современного развития отечественного машиностроения - смещение акцентов в сторону совершенствования высокотехнологичных отраслей, ориентированных на мелкосерийное производство. Не менее важной и актуальной задачей для экономики страны и ее престижа является производство продукции, выпускаемой в больших объемах, качество которой затрагивает интересы большого числа потребителей.

И, наконец, еще об одной тенденции развития технологи машиностроения, в которой наряду с уже традиционными требованиями постоянного повышения производительности, точности и качества обработки деталей все более активно выдвигается условие экологичности их изготовления. При этом требование экологичности производства в расширенной трактовке затрагивает не только комфортность условий труда, но и уменьшение материалоемкости и энергосбережения выпуска изделий, что напрямую влияет на их экономичность и конкурентоспособность.



Применительно к финишным операциям обработки, например, с использованием абразивного инструмента и принудительного охлаждения зоны резания более предпочтительным с точки зрения экологии представляются процессы поверхностного пластического деформирования (ППД) и особенно те, в которых не применяются смазывающе-охлаждающие технологические среды (СОТС).

В соответствии с отмеченными тенденциями и особенностями развития машиностроения и его научно-технического обеспечения можно сформулировать приоритеты представленной диссертационной работы. Ее выполнение направлено на создание и внедрение новой технологии финишной обработки методом ППД без охлаждения взамен абразивной обработки (например, ленточного шлифования с охлаждением керосином) для условий массового изготовления деталей с тактом выпуска менее минуты.

Для указанных условий производства, в частности для автомобилестроения, ключевой проблемой внедрения новой технологии становится ее повышенная надежность и стабильность, то есть уверенность в безусловном выполнении всех необходимых требований к точности и качеству массового производства 600 000 и более деталей в год только одного типа при их непрерывном изготовлении в течение нескольких лет. При отсутствии влияния оператора на ход технологического процесса выполнение требований по точности формы и размеров поверхности обрабатываемой детали, ее шероховатости и других регулируемых характеристик качества поверхностного слоя требует тщательной научно-исследовательской проработки.

Проведенный обзор и анализ результатов исследований различных аспектов процессов поверхностного пластического деформирования позволяет сделать следующее заключение.

Процессы ППД в последние годы стали составной частью технологии формообразования деталей в машиностроении в качестве финишной операции. Важным достоинством методов поверхностного пластического деформирования является управляемое воздействие на структуру и физико – механические свойства поверхностного слоя обрабатываемых деталей с целью улучшения его эксплуатационных свойств.

Разработано, исследовано и внедрено в промышленность большое количество методов ППД со статическим и динамическим воздействием на обрабатываемую поверхность деталей, которые заметно отличаются по эффективности использования, конструктивному исполнению и эксплуатационному назначению.

Большинство известных примеров практического использования методов ППД свидетельствует, что наиболее эффективно они применяются в отраслях машиностроения с мелкосерийным производством и при обработке преимущественно ответственных деталей, к которым предъявляются повышенные требования по износостойкости, усталостной прочности и др.

Если рассматривать метод ППД как возможную альтернативу процессам абразивной обработки в качестве финишных операций, то оказывается, что упрочняющая обработка в большинстве случаев уступает абразивной по скорости достижения заданной степени шероховатости обрабатываемых поверхностей деталей и особенно для поверхностей с повышенной степенью гладкости.

Преимуществом методов поверхностного пластического деформирования является их экологичность, так как по определению при упрочняющей обработке не происходит удаления материала и, следовательно, повышается коэффициент его использования. Применение ППД в качестве альтернативы абразивной обработке в ряде случаев может исключить масштабное использование смазочно-охлаждающих технологических средств.

В этой связи можно констатировать, что тема диссертационной работы актуальна и направлена на решение важной научно-технической проблемы повышения эффективности и экологичности технологических процессов изготовления деталей в условиях их массового производства.

В процессе выполнения работы были разработаны новые методы и технология поверхностного деформирования выглаживанием оригинальным по конструкции и назначению инструментом – широким самоустанавливающимся выглаживателем. Использованные в работе высокопроизводительные способы обработки и инструменты для их реализации признаны изобретениями, что подтверждается полученными авторскими свидетельствами и патентами РФ.

Цель работы: повышение эффективности и экологичности финишной обработки стальных и чугунных деталей в условиях их массового производства путем разработки, обоснования и освоения новой высокопроизводительной технологии выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом взамен ленточного шлифования с охлаждением керосином.

Для реализации поставленной цели необходимо выполнить комплекс теоретических и экспериментальных исследований, а также работ, направленных на решение следующих основных задач:

  1. Разработка метода и технологии поверхностного выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом.
  2. Теоретическое обоснование применения технологии выглаживания, включая анализ условий контактного взаимодействия инструмента с обрабатываемой поверхностью, теплообразования и распределения тепловых потоков в зоне обработки.
  3. Исследование и назначение рациональных условий работы инструмента при поверхностном выглаживании деталей из конструкционных и легированных сталей и высокопрочного чугуна, включая разработку конструкций выглаживателя, модель изнашивания его рабочей поверхности, выбор материала инструмента, изучение влияния его износа на качество обработки.
  4. Разработка методики и проведение исследований по оценке эксплуатационной надежности деталей с рабочими поверхностями, обработанными по новой технологии.
  5. Проектирование, изготовление и промышленное освоение оригинальных конструкций широких выглаживателей и технологии их изготовления, конструкций станочного оборудования для новой технологии поверхностного выглаживания для условий массового производства.
  6. Обобщение опыта производственных испытаний и внедрения новой технологии поверхностного выглаживания и разработка технологических рекомендаций по ее расширенному использованию в различных отраслях машиностроения.

Методология исследований. В работе использован комплексный подход для достижения поставленной цели, основанный на совместном использовании методов теоретического анализа и экспериментальных исследований в совокупности с компьютерным моделированием и производственными испытаниями. При проведении исследований использовались теоретические положения технологии машиностроения, физики металлов, механики деформируемого твердого тела, стандартные методики с использованием методов математической статистики, а также современные методы исследования материалов. Теоретические исследования и анализ экспериментальных данных проводились на ЭВМ с применением программы для инженерно-математических вычислений Matlab и языка программирования Delphi.

Достоверность теоретических разработок и экспериментальных исследований, а также эффективность практических рекомендаций подтверждена результатами опытно-промышленной проверки и внедрением в производство разработанных технологических процессов, инструмента и оборудования.

Научная новизна работы состоит в:

- теоретическом обосновании целесообразности и эффективности технологического применения нового высокопроизводительного процесса выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом с предложенными схемами бездефектного воздействия на систему обработки «деталь-инструмент-станок»;

- комплексной модели процесса широкого выглаживания с общим программным обеспечением, включающей в себя расчетный анализ условий контактирования инструмента с обрабатываемой поверхностью, их нагрева и изнашивания рабочей поверхности выглаживателя как фактора, определяющего его работоспособность;

- выявленных закономерностях теплообразования и распределения тепловых потоков между выглаживающим инструментом и обрабатываемой деталью в условиях сухого трения скольжения с большой площадью контакта;

- предложенной методологии теоретической и экспериментальной оценки изнашивания инструмента как достижение критического состояния в результате необратимой трансформации микрогеометрической топографии его рабочей поверхности, при котором не обеспечивается заданная шероховатость выглаженной поверхности детали;

- раскрытом характере влияния технологических параметров широкого выглаживания на условия быстрого (за 6…10с) обеспечения заданной шероховатости обработанной поверхности деталей из конструкционных сталей и высокопрочного чугуна.

Практическая ценность результатов работы заключается в:

- разработанной высокопроизводительной и экологичной технологии выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом без применения смазывающе-охлаждающих технологических сред;

- предложенных и реализованных в промышленных масштабах оригинальных технологических схемах, инструментах, технических устройствах и оборудования для широкого выглаживания;





- разработанных технологических условиях рационального применения новых методов выглаживания в массовом производстве;

- созданном программном обеспечении для прогнозирования работоспособности выглаживающего инструмента с оценкой его контактного взаимодействия с обрабатываемой поверхностью детали, теплонапряженности и изнашивания в процессе широкого выглаживания без охлаждения.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на отраслевой научно-технической конференции, Куйбышев, 1988, Межреспубликанской научно-технической конференции, Волгоград, 1989, областной научно-технической конференции, Тольятти, 1989, Юбилейной научно-технической конференции, Тольятти, 1997, Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения» (г. Уфа, УГАТУ, 2000), VI Международной научно-технической конференции «Динамика технологических систем» (Ростов-на-Дону, ДГТУ, 2001), Международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» (г. Тольятти, ТГУ, 2003), Всероссийской научно-технической конференции «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» (г. Тольятти, ТГУ, 2004), Международной научной конференции «XXX Гагаринские чтения» (г. Москва, МАТИ-РГТУ, 2004 г.), Первом международном экологическом конгрессе (Третьей международной научно-технической конференции) «Экология и без­опасность жизнедеятельности промышленно-транспорт­ных комплексов», ELPIT-2007.

Публикации. По результатам работы опубликована одна монография, 60 статей, 10 из которых в изданиях из рекомендованного перечня ВАК РФ; получено 6 авторских свидетельств на изобретения и 5 патентов РФ, зарегистрировано 2 алгоритма программного обеспечения расчетов в Отраслевом фонде алгоритмов и программ РФ.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций по работе. Диссертационная работа изложена на 291 странице машинописного текста, содержит 141 рисунок, 18 таблиц, список используемой литературы из 192 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы и направления исследования. Приведены цели и задачи исследования. Сформулированы основные положения диссертационной работы, выносимые на за­щиту.

В первой главе представлен анализ современных методов поверхностного пластического деформирования. Рассмотрены основные способы упрочнения ППД, в частности, группа его статических методов. Классифицированы основные способы повышения производительности статических методов поверхностного пластического деформирования: повышение скорости перемещения инструмента по обрабатываемой поверхности, увеличение количества инструментов, одновременно воздействующих на обрабатываемую поверхность.

Существенный вклад в разработку и исследование методов ППД и механической обработки деталей машин без применения СОТС внесли такие отечественные ученые как Б.М. Аскинази, А.П. Бабичев, Я.И. Барац, Г.П. Башков, М.А. Балтер, В.М. Браславский, С.Н. Григорьев, М.С. Дрозд, М.М. Жасимов, Е.С. Киселев, И.В. Кудрявцев, А.Н. Овсеенко, Л.Г. Одинцов, Д.Д. Папшев, В.В. Петросов, Ю.Г. Проскуряков, А.М. Розенберг, О.А. Розенберг, В.М. Смелянский, В.К. Старков, В.М. Торбило, Л.А. Хворостухин, Г.И. Чекин, П.А. Чепа, Ю.Г. Шнейдер, П.И. Ящерицын, В.К. Яценко и др. Вопросы ППД освещены также в работах зарубежных ученых И. Брудера, А. Зума, И. Нейкиррехена, Х. Конига, В. Прзибильского, И. Холла и др.

На основании выполненного обзора сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены теоретические и технологические предпосылки разработки и освоения технологии поверхностного выглаживания без охлаждения.

В диссертационной работе поставлена цель, заключающаяся в повышении эффективности и экологичности финишной обработки в условиях массового производства деталей с цилиндрическими обрабатываемыми поверхностями.

Из анализа методов поверхностного пластического деформирования, приведенного в предыдущей главе, можно сделать заключение, что, по-видимому, единственным процессом для выполнения поставленной цели может стать процесс выглаживания поверхности детали.

Указанный метод выглаживания наилучшим образом приспособлен к упрочняющей обработке поверхностей вращения, используя для этого алмазный индентор – выглаживатель со сферической рабочей поверхностью. Несмотря на уникальные свойства алмаза как инструментального материала (высокая твердость, повышенная износостойкость и прочность на сжатие), его применение ограничивается повышенной склонностью к химическому взаимодействию с конструкционными материалами, например, с низкоуглеродистыми сталями, титаном и его сплавами и др. Отсутствие СОТС в зоне выглаживания только усугубляет этот недостаток алмазного инструмента.

Особенность алмазного выглаживания как способ последовательного локального воздействия перемещающегося индентора на обрабатываемую поверхность детали в условиях массового их производства рассматривается как недостаток, вследствие низкой производительности обработки.

Технологические достоинства процесса выглаживания очевидны, поэтому в данной работе они использованы, но в техническом исполнении с существенно более высокой производительностью обработки.

Анализ требований к финишной обработке деталей, рекомендуемых для выглаживания, и условий их выполнения. Создание и применение известных методов поверхностного пластического деформирования имеет основной задачей заметное улучшение эксплуатационных свойств обрабатываемых деталей за счет использования упрочняющего воздействия на их поверхностный слой. В этой связи методы ППД находят все боле широкое применение в тех отраслях машиностроения, где при обработке жестко регламентированы требования к условиям формирования обрабатываемой поверхности, физико-механического и структурного состояния поверхностного слоя детали.

Часто в требованиях на обработку таких деталей устанавливаются не только значения шероховатости обработанной поверхности, но и знак, уровень и характер распределения остаточных напряжений в поверхностном слое, допустимая степень наклепа и т.д. Такие требования характерны для авиационной промышленности, ракетостроения, энергомашиностроения и других отраслей, где всегда остро стоит проблема снижения веса конструкции при повышении ее прочности и надежности в сложных условиях эксплуатации.

В данной работе решение задачи повышения эффективности процесса выглаживания как метода финишной обработки ориентировано на автомобилестроение, в котором специфика технических требований на обработку деталей в настоящее время пока кардинально отличается от вышеописанных.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.