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 |

Повышение эффективности технологии выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом без смазочно-охлаждающей жидкости

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи








Мельников Павел Анатольевич



Повышение эффективности технологии Выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом

без смазочно-охлаждающей жидкости





Специальность 05.02.08 Технология машиностроения







Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук













Самара 2008

Работа выполнена на кафедре «Механика и инженерная защита окружающей среды» Тольяттинского государственного университета



Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Тольяттинского государственного университета

Николай Михайлович Бобровский

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Яков Ильич Барац

доктор технических наук, профессор

Евгений Степанович Киселев

Ведущее предприятие: механосборочное производство ОАО «АВТОВАЗ»

(г.о. Тольятти)

Защита состоится «22» октября 2008 года в 15:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.02 при ГОУ ВПО «Самарский госу­дарствен­ный технический университет» по адресу: 443010, г. Самара, ул. Галактионовская, 141, ауд. 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет».

Автореферат разослан «___» _________ 2008 г.

Просим Вас принять участие в обсуждении работы и направить свой отзыв, заверенный печатью, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.217.02 по адресу: 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, главный корпус.

Учёный секретарь

диссертационного совета

Д 212.217.02

д.т.н., профессор А.Ф. Денисенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эксплуатационные характеристики изделий в зна­чительной мере определяются технологическим процессом их изготовления. Характерной чертой современного этапа развития машиностроения является постановка и решение экстремальных задач по поиску оптимальных условий протекания технологических процессов при изменившихся критериях весомости параметров технологии изготовления деталей машин. Подобный рост исследо­вательского интереса к столь сложным задачам связан с ограниченностью природных, материальных и людских ресурсов, необходимостью жесткой экономии энергии и материалов.



Обработка деталей машин без использования смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на сегодняшний день является одним из перспективных направлений перехода к экологически чистому производству. Внедрение новой технологии в отечественную промышленность позволит решить следующие проблемы:

- повысить экологическую безвредность производства: потери при утечках и вы­носе, эмиссия, промывочная вода и не в последнюю очередь утилизация отработанных СОЖ загрязняют почву, воду и воздух;

- улучшить условия труда, так как компоненты СОЖ, бактерициды и фун­гициды, возникающие продукты реакций, а также занесенные инородные вещества вызывают заболевания;

- снизить пожароопасность, поскольку большинство СОЖ на основе масел имеет сравнительно малую температуру вспышки и могут привести к возгоранию оборудования;

- снизить затраты на закупку, хранение, транспортировку и утилизацию СОЖ.

Анализ зарубежной и отечественной литературы показывает, что обработка без СОЖ является наукоемкой проблемой, факторами влияния на результаты которой являются новейшие разработки в областях обрабатываемых материалов, оборудования, инструментов и их покрытий, условий обработки, специфических особенностей деталей и обработки. Актуальность исследований, направленных на решение этих задач, значительна как в практическом, так и методологическом плане совершенствования технологий, используемых на операциях механической обработки.

Процесс обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД) с целью осуществления его без использования СОЖ имеет особенности, отличающие его от других процессов механической обработки. Он не имеет столь интенсивного тепловыделения и стружкообразования, как при резании или шлифовании. Для обеспечения стабильности технологии выгла­живания без применения СОЖ актуальным является изучение влияния износа выглаживающего инструмента на шероховатость поверхности обработанной детали.

Целью работы является повышение эффективности обработки поверхностей выглаживанием широким самоустанавливающимся инструментом без использования СОЖ.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать математическую модель высокоэффективной технологии отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием широким самоуста­навливающимся инструментом без применения СОЖ.
  2. Разработать необходимые алгоритмы при построении модели: решение контактной задачи, распределение тепловых потоков, моделирование поверхности с заданной микрогеометрией, алгоритм решения систем нелинейных уравнений.
  3. Разработать технологию обработки поверхностей деталей поверхностным пластическим деформированием без использования СОЖ.
  4. Разработать методику определения оптимальных параметров технологии выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом.
  5. Разработать методику оценки влияния износа выглаживающего инструмента на шероховатость обработанной поверхности.


Методика исследований. В работе использован комплексный подход к про­блеме повышения эффективности технологии финишной обработки ППД без использования СОЖ. При проведении исследований использовались теоретические положения технологии машиностроения, физики твердого тела, механики деформируемого твердого тела, теории контактного взаимодействия и пакета прикладных методик, разработанных автором, и стандартных методик с использованием методов математической статистики, а также современных физических методов исследования материалов. Теоретические исследования и анализ экспериментальных данных проводились на ЭВМ с применением программы для инженерно-математических вычислений Matlab 6.1 и языка программирования Delphi 5.

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


Научная новизна работы:

  • Разработана математическая модель высокоэффективной технологии отде­лоч­но-упрочняющей обработки выглаживанием широким самоуста­навливающимся инструментом без применения СОЖ.
  • Разработана технология обработки поверхностей деталей ППД без использования СОЖ.
  • Разработан алгоритм моделирования поверхности с заданными параметрами шероховатости.
  • Разработана энергетическая модель выглаживания с применением алгоритма решения систем нелинейных уравнений.
  • Исследовано влияние параметров и условий выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом без СОЖ на качество поверхностного слоя деталей машин.
  • Разработан алгоритм применения разработанной методики определения коли­чественной оценки степени износа широкого выглаживателя в виде комплекта программного обеспечения.

Практическая ценность и промышленная реализация результатов работы. В процессе работы разработаны и исследованы новые высокопроизводи­тельные методы отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием широким самоустанавливающимся инструментом без использования СОЖ. Разработаны и изго­товлены опытные и промышленные устройства для отделочно-упрочняющей обработки. На основе опытно-экспериментальных данных разработана методика, реализованная в виде компьютерных программ, позволяющая на стадии проектирования технологического процесса оценивать стойкость инструмента из раз­ных материалов при обработке деталей машин ППД без использования СОЖ.

Результаты работы внедрены в механосборочное производство ОАО «АВТОВАЗ».

На защиту выносится:

  1. Математическая модель высокоэффективной технологии выглаживания широким самоуста­навливающимся инструментом без применения СОЖ.
  2. Технология обработки поверхностей деталей поверхностным пластическим деформированием без использования СОЖ.
  3. Методика определения оптимальных параметров обработки выглаживанием широким самоустанавливающимся инструментом.
  4. Алгоритм моделирования поверхности с заданной шероховатостью числен­ным методом (ОФАП № 1906 от 29.04.2002). Алгоритм решения систем нели­нейных уравнений технологических систем численным методом (ОФАП № 3344 от 30.04.2004).
  5. Методика оценки стойкости выглаживающего инструмента в лабораторных и производственных условиях.
  6. Методика количественной оценки износа широкого выглаживателя.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Технология и оборудование современного машиностроения» (г. Уфа, УГАТУ, 2000), XXVII Самарской областной студенческой научной конференции (г. Самара, СамГТУ, 2001), 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.), XVI Международной Интернет-конференции молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения (г. Москва, Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, 2005), Первом международном экологическом конгрессе (Третьей международной научно-технической конференции) «Экология и без­опасность жизнедеятельности промышленно-транспорт­ных комплексов», ELPIT-2007.

Публикации. По результатам работы опубликовано 16 статей, две из которых в изданиях, рекомендованных ВАК; зарегистрировано 2 алгоритма в Отраслевом фонде алгоритмов и программ; получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Работа выполнена на кафедре «Механика и инженерная защита окружающей среды» Тольяттинского государственного университета при поддержке гранта А03-3.18-553 (отчет «Теоретические основы безсожевой обработки по­верхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием», номер гос. регистрации 01.0.40 001565) и при поддержке гранта РФФИ 08-08-99137 «Разработка технологии обработки поверхности деталей машин без использования смазочно-охлаждающей жидкости».

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций по работе. Диссертационная работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 76 рисунков, 11 таблиц, список используемой литературы из 122 наименований и приложения.






СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность выбранной темы и направления исследования. Приведены цели и задачи исследования, показана научная новизна, практическая значимость диссертационной работы, содержатся сведения об апро­бации и внедрении результатов. Обозначены положения, выносимые на за­щиту.

В первой главе представлен анализ современных методов поверхностного пластического деформирования, рассмотрены методы выглаживания без применения СОЖ в процессе обработки, проанализировано как отсутствие СОЖ влияет на технологические параметры выглаживания. Существенный вклад в разработку и исследование мето­дов ППД внесли такие отечественные ученые как Б.М. Аскинази, А.П. Бабичев, Я.И. Барац, Г.П. Башков, М.А. Балтер, В.М. Браславский, М.С. Дрозд, М.М. Жасимов, Е.С. Киселев, И.В. Кудрявцев, Л.Г. Одинцов, Д.Д. Папшев, В.В. Петросов, Ю.Г. Проскуряков, А.М. Розенберг, О.А. Розенберг, В.М. Смелянский, 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.

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, расширение очага деформации.

Для реализации процесса обработки ППД в массовом производстве разработан высоко­производительный способ выглаживания широким самоустанав­ливающимся инструментом (рис. 1,а). При данном способе обработки очаг деформации в направлении, перпендикулярном перемещению инструмента, равен ширине обрабатываемой поверхности. К недостаткам данного метода обработки можно отнести большую величину силы прижатия выглаживающего инструмента к обрабатываемой поверхности, что вызывает большие радиальные нагрузки на деталь и приспособления, в которых она базируется. Однако данную проблему можно устранить встречной установкой выглаживающих инструментов (см. рис. 1,б).

 а) б) Технология выглаживания-2
а) б)
Рис. 1. Технология выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом: а) широкий выглаживатель, где 1 – рабочая часть выглаживателя, 2 – корпус; б) схема обработки, где 1 – обрабатываемая деталь, 2 – выгла­живатель

Рассмотрены вопросы влияния СОЖ на технологию обработки поверх­ност­ным пластическим деформированием, а также проанализированы рекоменда­ции отечественных и зарубежных ученых по выбору СОЖ при обработке ППД. Обо­з­на­чены основные пути развития безсожевой обработки: сухая обработка, заме­на СОЖ на экологически чистые материалы, обработка с микроподачей СОЖ.

Подробно проанализированы основные задачи СОЖ как вспомогательного компонента для стабильного протекания технологии обработки ППД, а именно: увеличение теплоотвода, снижение коэффициента трения, удаление инородных частиц из зоны обработки. Рассмотрены основные проблемы, которые необходимо решить при переходе на безсожевую обработку и обозначены пути их решения.

Рассмотрены результаты использования различных инструментальных ма­териалов для изготовления рабочей части выглаживающих инструментов. Среди этих материалов различными исследователями изучались следующие: природный и синтетический алмазы, лейкосапфир, рубин, различные марки твердых сплавов и минералокерамики. Проведен анализ использования данных материалов при обработке без СОЖ. Особое внимание в процессе исследования уделено твердым сплавам, что обусловлено постоянным совершенствованием данных материалов, причем меняется как структура самого сплава, так и химический состав входящих компонентов. При изменении структуры твердых сплавов основной тенденцией является уменьшение зерна твердосплавного порошка. С учетом вышесказанного можно утверждать, что использование твердых сплавов наиболее целесообразно для изготовления рабочих поверхностей широких выглаживателей.

Однако для широкого внедрения технологии выглаживания без использования СОЖ в технологические процессы изготовления деталей машин требуется более детально изучить влияние отсутствия СОЖ на физико-механические характеристики обработанной поверхности и на стабильность процесса обработки во времени.

На основе вышеизложенного формируется цель и задачи исследования.

Во второй главе проанализированы технологические ограничения процесса выглаживания широким самоустанавливающимся инструментом без исполь­зования СОЖ. Разработана математическая модель высокоэффективного способа отделочно-упрочняющей обработки выглаживанием широким самоуста­нав­ливающимся инструментом без применения СОЖ, позволяющая уже на стадии технологического проектирования подбирать оптимальные параметры пред­ложен­ной технологии и прогнозировать качество обработанной поверхности. Разра­ботанная модель состоит из следующих основных этапов: построение контактной модели, расчет тепловых полей, построение и расчет энергетической модели.

На первом этапе строится контактная модель, в результате которой определяется конфигурация пятна контакта между выглаживателем и обраба­тываемой поверх­ностью. Определить геометрические параметры очага дефор­мации соприкосновения двух цилиндров с парал­лельными осями позволяет задача Г. Герца, если они сжимаются силой, рав­номерно распределенной вдоль оси цилиндра, то напряженно-деформирован­ное состояние будет оди­нако­вым в каждом сечении. Область контакта цилиндров представляет собой полосу длиной равной ширине широкого выглаживателя.

На втором этапе построена модель распределения тепловых потоков, позволяющая оценить температурные явления в зоне контакта между обрабатываемой поверхностью и широким выглаживателем. В основе вычисления лежит выражение для точечного, непрерывно действующего источника интенсивностью qmax, находящегося в неограниченном теле:

, (1)


Pages:   || 2 | 3 |
 

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.