Технологічне забезпечення точності виготовлення корпусних деталей важкого машинобудування

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.002

ТЕХНОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ КОРПУСНИХ ДЕТАЛЕЙ ВАЖКОГО МАШИНОБУДУВАННЯ

Спеціальність 05.02.08 - “Технологія машинобудування”

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Соломко Тетяна Юріївна

Харків - 2000



Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Донбаській державній машинобудівній академії (м.Краматорськ) Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кухтик Тамара Василівна, ректор Донбаського інституту техніки і менеджменту Міжнародного науково - технічного університету.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Арпентьєв Борис Михайлович, Українська інженерно - педагогічна академія (м. Харків), завідувач кафедри "Технологія машинобудування".

кандидат технічних наук, доцент Сурнін Юрій Михайлович, Східноукраїнський державний університет (м. Луганськ), завідувач кафедри "Технологія машинобудування".

Провідна установа - закрите акціонерне товариство “Український центральний науково-дослідний інститут технології машинобудування”, Міністерство промислової політики України (м. Харків).

Захист відбудеться “22“ червня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.050.12 у Харківському державному політехнічному університеті за адресою: 61002, м. Харків-2, вул. Фрунзе, 21.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного політехнічного університету.

Автореферат розісланий “22” травня 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Узунян М.Д.



АНОТАЦІЇ

Соломко Т.Ю. Технологічне забезпечення точності виготовлення корпусних деталей важкого машинобудування. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - Технологія машинобудування. - Харківський державний політехнічний університет, Харків, 2000.

Дисертація присвячена питанням підвищення точності виготовлення корпусних деталей важкого машинобудування. У роботі виявлені закономірності впливу основних технологічних чинників на залишкові напруги і деформації деталі в процесі механічної обробки. Запропоновані: аналітичні залежності, яки установлюють взаємозв'язок між параметрами залишкових напруг і деформацій і величиной припуску; алгоритм розрахунку раціонального припуску на механічну обробку з урахуванням величини короблення деталі. На базі розробленої методики створена підсистема розрахунку раціонального припуску на механічне опрацювання, що є складової інтерактивної системи САПР ТП “AГАТ”. Результати досліджень пройшли апробацію і впроваджені на виробництві.

Ключові слова: короблення, залишкові напруги, припуск, точність.



Solomko T.Y. The technological base for accuracy increasing in heavy engineering parts producing .- a Manuscript.

Thesis for a candidate degree by speciality 05.02.08 - Technology of machine building. - The Kharkov state polytechnic university, Kharkov, 2000.

The dissertation is devoted to increasing accuracy production of heavy engineering housing parts. The project reveals the main regulates of influence of the basic technological factors on residual stresses and distortion of parts during their mechanical processing. Offered: analytical connection, that provide a constant co-operation between parameters of residual stresses and distortion and machining allowances; algorithm of counting the mechanical processing taking account of the warp. A calculation subsystem of saving machining allowances which is a part of interactive system SAPR TP “AGAT”. The results of the recsearches have been aprobated and installed at the machine-building plant.

Key words: warp, residual stresses, allowances, accuracy.



Соломко Т.Ю. Технологическое обеспечение точности изготовления корпусных деталей тяжелого машиностроения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - Технология машиностроения. - Харьковский государственный политехнический университет, Харьков, 2000.

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме разработке методов повышения точности изготовления корпусных деталей тяжелого машиностроения. машинобудування залишковий напруга припуск

В диссертации обоснована необходимость комплексного рассмотрения вопросов повышения точности изготовления корпусных деталей тяжелого машиностроения.

Исследования основаны на рациональном использовании металла, повышении точности изготовления корпусных деталей редукторов за счет снижения припусков на механическую обработку.

Теоретические и экспериментальные исследования производились на основе использования современных достижений и фундаментальных положений технологии машиностроения, теории упругости и теории теплопроводности. Экспериментальные исследования проводились с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры. Обработка результатов исследований осуществлялась с использованием теории планирования эксперимента и методов математической статистики на ПЭВМ.

В работе выявлены закономерности влияния основных технологических факторов на остаточные напряжения и деформации деталей при механической обработке. Установлено, что основным технологическим фактором, влияющим на остаточные напряжения и деформации является припуск на механическую обработку.

В диссертационной работе предложены аналитические зависимости, устанавливающие взаимосвязь между параметрами напряженно-деформированного состояния деталей и величиной припуска на механическую обработку.

Эффективность промышленного производства во многом зависит от решений, принимаемых на этапе технологической подготовки производства. От них зависит себестоимость и трудоемкость изготовления деталей машин.

Применение высокопроизводительного, дорогостоящего автоматизированного оборудования, расширение его технологических возможностей определяет необходимость тщательного подхода к вопросу выбора технологического решения, обеспечивающего максимальную эффективность производства.

Обеспечение эффективности производства требует широкого использования средств вычислительной техники на всех этапах подготовки производства и выпуска изделий. В тоже время необходимо принимать во внимание, что наибольший эффект от использования вычислительной техники может быть получен только лишь при использовании не отдельных программ для решения некоторых задач, а при использовании специализированных программных комплексов - САПР.

В ходе выполнения работы разработан алгоритм расчета рационального припуска на механическую обработку с учетом величины коробления детали. На базе разработанной методики расчета припусков и установленных аналитических зависимостей, а также учитывая алгоритм расчета припуска, создана подсистема расчета рационального припуска на механическую обработку деталей с учетом величины коробления, являющаяся составляющей интерактивной системы САПР ТП “AГАТ”.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований прошли производственную апробацию и внедрены на ЗАО “Новокраматорский машиностроительный завод” (г. Краматорск).

Ключевые слова: коробление, остаточные напряжения, припуск, точность.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Актуальність виконаного дослідження визначається тим, що неухильний ріст вимог до підвищення якості продукції і ефективності виробництва призводить до необхідності постійного удосконалення технологічних процесів обробки деталей. Але існуючий рівень забезпечення необхідної точності механічної обробки деталей не задовольняє цим потребам. Ця задача особливо актуальна для важкого машинобудування, де важливе місце займають корпусні деталі, які являють собою відповідальні деталі кожної машини. Вони безпосередньо впливають на якість роботи машини, її надійність та довговічність. Встановлено, що підвищення точності виготовлення деталей важкого машинобудування нерозривно пов'язане з усуненням негативного впливу залишкових напруг.

Широке розповсюдження великогабаритних корпусних деталей гостро поставило питання боротьби з негативним впливом залишкових напруг на досягнену механічною обробкою точність форми і відносного розміщення поверхнень.

Для активного управління точністю готових виробів необхідна інформація про зміну залишкових напруг і деформацій, про вплив технологічних факторів на точностні параметри деталі в процесі виконування технологічного циклу.

Слідством недостатнього вивчення впливу на залишкові деформації оброблених поверхнень такого технологічного фактору, як величина припуску на механічну обробку є відсутність науково - обгрунтованих норм необхідних величин припусків, які враховують залишкові деформації поверхнень після їх обробки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконувалась згідно з планами наукових робіт Донбаської державної машинобудівної академії (ДДМА), в тому числі за темою Г-30-95 “Разработка и исследование энергии электрического поля для механической обработки деталей тяжелого машиностроения”, 1995-1996 рр.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення точності виготовлення корпусних деталей важкого машинобудування шляхом зниження припусків на механічну обробку.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувались такі основні завдання:

1. Аналіз чинників і розробка технологічних засобів, що забезпечують точність обробки корпусних деталей;

2. Аналіз напружено-деформованого стану корпусної деталі у процесі обробки;

3. Встановлення аналітичних залежностей між параметрами напружено-деформованого стану деталі і величиною припуску на механічну обробку ;

4. Розробка методики проведення теоретичних і експериментальних досліджень і вивчення впливу величини припуску на точність виготовлення деталей важкого машинобудування;

5. Розробка алгоритмів і програм управління параметрами точності за рахунок забезпечення зниження припусків на механічну обробку;

6. Розробка практичних рекомендацій по використанню методики визначення раціональних припусків на механічну обробку;

7. Розробка алгоритму розрахунку припуску на механічну обробку з урахуванням величини короблення.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

1. На основі теорій теплопровідності і пружності вперше аналітично визначений взаємозв'язок короблення і припусків на обробку, що дозволило вирішити задачу управління точністю ще на стадії проектування технології.

2. На основі теоретико-експериментальних досліджень розроблена методика визначення припуску, що дозволяє підвищити точність обробки корпусних деталей.

3. Отримано аналітичні залежності, що встановлюють взаємозв'язок між параметрами залишкових напруг і деформацій і технологічних чинників процесу обробки корпусної деталі.

4. Запропонована методика розрахунку припусків на механічну обробку з урахуванням величини короблення деталі.

5. З використанням розробленої методики створена підсистема визначення раціонального припуску на механічну обробку з урахуванням розміру короблення, що є складовою частиною інтерактивної системи САПР ТП “АГАТ”.

На захист виносяться:

1. Аналітичні залежності, що описують взаємозв'язок між параметрами залишкових напруг і деформацій і технологічних чинників процесу обробки.

2. Удосконалена методика розрахунку припусків на механічну обробку корпусних деталей з урахуванням величини короблення.

3. Підсистема визначення раціонального припуску на механічну обробку з урахуванням величини короблення деталі.

Практичне значення одержаних результатів дисертаційної роботи полягає в тому, що розроблена нова технологія обробки корпусних деталей редукторів, особливостями якого являється те, що технологічні параметри розраховуються, виходячи з вимог впливу припусків на залишкові напруги і деформації деталей.

Нова технологія і методика визначення раціональних припусків впроваджені на ЗАТ "Новокраматорський машинобудівний завод" (м. Краматорськ). Річний економічний ефект від впровадження становив 22377грн.

Особистий внесок здобувача в роботах, що виконані у співавторстві.

Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К вопросу определения коробления деталей при использовании электротехнологических методов обработки. // Тезисы докладов международной научно - практической конференции "Автоматизация проектирования и производства изделий в машиностроении". - Луганск, 1996 - с. 53. Особисто автором розроблені рекомендації для розрахунку припусків з використанням електротехнологічних методів обробки.

Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К методике определения припусков на механическую обработку с учетом коробления деталей. // Тезисы докладов международной научно - технической конференции "Современные проблемы машиностроения и технический прогресс". - Севастополь, 1996. - с. 136. Особисто автором розроблена методика визначення припусків на механічну обробку за рахунком величини залишкових деформацій деталі.

Соломко Т.Ю, Фокин А.Г. САПР технологических процессов механообработки в условиях единичного производства. // Сборник трудов международной научно - технической конференции "Прогрессивные технологии машиностроения и современность". - Севастополь, 1997. - с.225-226. Особисто автором запропоновані теоретичні положення для розробки підсистеми визначення оптимальних припусків на механічну обробку.

Гинкул С.П., Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. Проблема назначения припусков на обработку в машиностроении. // Сборник трудов международной научно - технической конференции "Прогрессивные технологии машиностроения и современность". - Севастополь, 1997. - с.225-226. Особисто автором розроблена методика визначення загального припуску на механічну обробку.

Гавриш А.П., Кухтик Т.В., Онищук С.Г., Шевченко И.А., Соломко Т.Ю. Технологическое обеспечение точности обработки деталей тяжелого машиностроения электротехнологическими методами. // Научно - технический сборник "Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем. - т.1. - Краматорск, 1997. - с. 245-249. Особисто автором запропоновані теоретичні положення по розподілу залишкових напруг і деформацій при знятті припусків.

Кухтик Т.В., Решетняк В.В., Соломко Т.Ю., Дьячкова Ю.Н., Шестопал Е.А. Перспективное развитие электротехнологических методов при обработке деталей тяжелого машиностроения. // "Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва": Видання присвячено 100 річчю механіко - машинобудівного і 50 річчю зварювального факультетів НТТУ “КПІ” - т.2. - Київ, 1998. - с. 76-79. Особисто автором розроблені рекомендації для визначення необхідної величини припуску на обробку при використанні електротехнологічних методів обробки.

Кухтик Т.В., Решетняк В.В., Соломко Т.Ю., Дьячкова Ю.Н., Шестопал Е.А. Перспективные технологии изготовления прокатных валков. // Proceeding of the International Scientific Conference "MECHANICS - 98" - Vol.2. - Rzesow, 1998. - p. 45-48. Особисто автором розроблені рекомендації по визначенню припусків на обробку.

Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К методике определения припусков на обработку корпусных деталей. // Материалы V международной научно - технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". - Севастополь, 1998 - с. 144-146. Особисто автором запропоновані аналітичні залежності між залишковими деформаціями і величиною припуску на обробку корпусної деталі.

Гавриш А.П., Кухтик Т.В., Онищук С.Г., Шевченко И.А., Соломко Т.Ю. Перспективы модернизации технологического оборудования при использовании электротехнологических методов обработки. // Вісті Академії інженерних наук України. Збірник наукових статей під ред. Проволоцького А.Е. - 1999, с.102-106. Особисто автором розроблені рекомендації для визначення припусків при розрахунку режимів різання.

Гавриш А.П., Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. Особенности методологии определения припусков на механическую обработку в тяжелом машиностроении. // Научно - технический сборник "Надежность инструмента и оптимизация технологических систем, - т.1. - Краматорск, 1999. - с. 201-204. Особисто автором розроблена методика визначення припусків на механічну обробку за рахунок величини залишкових деформацій деталі.

Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. Подсистема определения припусков на механическую обработку в системе САПР ТП // Сборник трудов VІ международной научно - технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". - Севастополь, 1999 - с. 103-105. Особисто автором розроблено алгоритм визначення припусків на механічну обробку за рахунок величини залишкових деформацій деталі, який є основою для створення підсистеми.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались на ряді науково - технічних конференцій: Міжнародній науковій конференції “MECHANICS - 98” (м. Жешув, Польща, 1998 р.); міжнародній науково - практичній конференції “Автоматизація проектування і виробництва виробів в машинобудуванні” (м. Луганськ, 1996 р.); міжнародній науково - технічній конференції “Сучасні проблеми машинобудування і технічний прогрес” (м. Севастополь, 1996 р.); міжнародній науково - технічній конференції “Прогресивні технології машинобудування і сучасність” (м. Севастополь, 1997 р.); міжнародній науково - технічній конференції "Машинобудування і техносфера на межі віку"(м. Севастополь, 1998 р.); міжнародній науково - технічній конференції "Машинобудування і техносфера на межі віку"(м. Севастополь, 1999 р.); міжнародній конференції “Уравнения состояния вещества” (Терскол, 2000 р.).

Публікації.

За матеріалами дисертації опубліковано 12 наукових праць, в тому числі, 4 статті.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, додатків. Робота містить 190 сторінок, в тому числі 118 сторінок тексту, 36 малюнків, 29 таблиць і додатки на 3 сторінках. Список використаних літературних джерел містить 92 найменування.



ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дослідження, висвітлено ії важливість, сформульовані мета і задачі роботи, наведені відомості про наукову новизну результатів дисертації, практичну цінність і апробацію результатів дисертації, публікацію матеріалів дисертації у печаті та впровадження результатів роботи.

У першому розділі подано аналіз сучасного стану питання по проблемам підвищення точності виготовлення деталей важкого машинобудування. Показано, що досягнення точності пов'язано із стабілізацією залишкових напруг і деформацій корпусних деталей, які виникають в процесі різання. Існуючі методи стабілізації не дозволяють повністю вирішити проблему короблення корпусних деталей і призводять до запровадження доводочно - приганяльних операцій на складанні. Серед методів, які застосовуються на заготівельній та черновій стадії обробки для стабілізації залишкових напруг і деформацій найбільш поширені природне старіння, нормалізація, віброобробка, статичне і динамічне навантаження, ультразвукова обробка та інші. Всі перераховані методи застосовуються для запобігання шкідливих наслідків короблення, що ускладнюють технологічну послідовність виготовлення деталей, значно збільшуючи трудомісткість виготовлення деталей. Причина складається в тому, що після цих методів віддаляються припуски, нерідко значні.

Проведений аналіз фактичної якості обробки корпусних деталей редукторів, що виготовляються головними заводами важкого машинобудування - ЗАТ “Новокраматорський машинобудівний завод” і “Краматорське верстатобудівне виробниче об'єднання” (м. Краматорськ) показав, що відхилення від точності форми і відносного розташування поверхонь перевищує припустимі значення на 40 - 60%.

Вирішення завдання підвищення точності обробки корпусних деталей пов'язано з вивченням питань виникнення та перерозподілу залишкових напруг заготівки, виявлення дії технологічних факторів, які базуються на технологічній спадковості процесу короблення.

Вплив різноманітних технологічних чинників на точність обробки широко освітлено в роботах таких вчених як Дальский А.М., Кравченко Б.А., Корсаков В.С., Койре В.Е., Гінкул С.П., Овсієнко А.М. та інші. Найбільша увага приділялася питанням впливу жорсткості технологічної системи, настроювання системи, точності устаткування, методів базування і закріплення, послідовності операцій.

Одним з основних технологічних факторів, що впливають на короблення деталі, є припуск на механічну обробку.

Прагнення до зниження металоємкості виробів у сполученні з високими вимогами до точності ставить необхідність дослідження впливу припусків на точність обробки деталей важкого машинобудування і встановлення аналітичних залежностей, що враховують взаємозв'язок між величинами припусків і коробленням поверхонь після їхньої обробки.

В даний час на заводах важкого машинобудування при проектуванні технологічних процесів виготовлення деталей широко використовуються системи автоматизованого проектування САПР ТП. У данному розділі описані теоретичні положення та підхіди, які використовуються при проектуванні САПР ТП.

У другому розділі викладена загальна методика проведення досліджень. Дані відомості про використане металорізальне обладнання, засоби і методи вимірювання залишкових напруг і деформацій, а також застосовані матеріали.

Об'ектом досліджень були обрані корпусні деталі редукторів, які є найбільш відповідальними деталями, від точності виготовлення яких залежить точність усієї машини.

У лабораторних умовах дослідження були проведені на зразках геометрично подібних до корпусних деталей, які виготовлені однією плавкою з натурою.

Матеріалом для проведення експериментів були обрані чавун СЧ - 20 ГОСТ 14112-85 та сталь 35Л ГОСТ 977-75, характерні для корпусних деталей редукторів.

У лабораторних умовах дослідження проводились на вертикально-фрезерному верстаті мод. 676П та токарно-гвинторізному верстаті мод. 16К20.

Вивчення напружено-деформованого стану проводились при використанні тензометричного методу із застосуванням цифрового тензометричного моста ЦТМ-5 та за допомогою приладу ИОН -4М.

Дослідження погрішності форми отвору корпусних деталей проводилися за допомогою приладу “TALYROND”.

Обробка результатів досліджень проводилась із застосуванням методів математичної статистики на ПЕОМ.

У третьому розділі подано методику розрахунку припусків на механічну обробку з урахуванням величини короблення деталей.

Одним із методів розрахунку припусків, який широко використовується в даний час, є метод професора В.М.Кована, який виходить головним чином із необхідності забезпечення потрібної якості обробленої поверхні.

Відповідно до цього методу, формула для розрахунку одностороннього припуску на механічну обробку поверхонь має вид:

+ с_i-1

де Rzi-1 -складова припуску, яка характеризує глибину дефектного прошарку, отриманого на попередньому переході, мкм.;

Ti-1 -складова припуску, яка характеризує значення просторових відхилень взаємозалежних поверхонь, що залишилися після попереднього переходу, мкм;

сi-1 -складова припуску, яка характеризує значення відхілень, пов'язаних з установкою заготівки на виконуваному переході, мкм.

еi -складова припуску, яка характеризує висоту мікронерівностей, отриманих при обробці аналізованої поверхні деталі на попередньому переході, мкм.;

Погрішність заготівки, що припускається, визначається по формулі:

Де с_см - погрішність зсуву, що припускається, мкм.;

с_кор - загальна кривизна заготівки, мкм.

У випадку базування відливка на площину формула для визначення просторової похибки заготівки приймає вид:

Де Д? - питоме короблення, мкм/мм;

l - найбільший розмір заготівки, мм.

Просторове відхилення деталі при різноманітних видах механічної обробки визначаються по формулі:

Де К_у - коефіцієнт уточнення форми.

Проте, необхідно брати до уваги, що короблення відливків залежить як від технологічних чинників процесу обробки, так і від фізико - механічних характеристик матеріалу.

Відомо, що при відділенні припуску з поверхні плоскої нежорсткої заготівки призматичного перерісу, короблення оброблюваних стінок розраховується по формулі С.П.Гінкула: у який усі складові або знаходяться з таблиць, або вибираються з даних креслення деталі і робочого креслення заготівки:

Де к - коефіцієнт пропорційності (для сталі і чавуну к ? 0.35);

Дt -різниця між температурою початку остигання заготівки і температурою навколишнього середовища;

б - коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м * єК;

л - коефіцієнт теплопровідності, Вт/м² * єК;

l - довжина деталі, м.;

d₀ - половина товщини деталі, м.;

z - величина припуску, що віддаляється , м.

Необхідно відзначити, що наведена залежність використовується тоді, коли деталь піддали термічній обробці при регулярному режимі теплообміну, при цьому критерій Фур'є:

де a - коефіцієнт температуропровідності, м/ч; ф - час остигання, ч. Залежність для визначення короблення заготівки має вид:

де - статичний момент площі, м³;

I_х - момент інерції, м⁴.

Таким чином, формула для розрахунку одностороннього припуску на механічну обробку плоскої деталі приймає вигляд: для чорнових операцій:

Для деталей складної конфігурації типу корпусних деталей залежність для розрахунку короблення набуває такий вид:

Отже, формула для розрахунку одностороннього припуску на механічну обробку корпусної деталі може бути подана як:

для чорнових операцій:

для чистових операцій:

При використанні електротехнологічних методів обробки деталей величина припуску на обробку буде залежати також від сили струму, електричного опору нагріваємої зони припуску (при електромеханічній обробці) і від намагніченості деталі, швидкості зміни магнітного потоку (при електромагнітній обробці).

для електромеханічной обробки:

де I - сила току, А;

R - електричний опір зони припуску, що нагрівається, Ом;

Т - час нагрівання, час.

для електромагнітной обробки:

де К_н.п. - коефіцієнт неврахованих втрат енергії, що залежить від взаємоіндукції поля деталі з полемо соленоида;

К₃ - коефіцієнт, що враховує електромагнітні властивості матеріалу;

М - розмір намагніченості деталі.

В - розмір магнітної індукції, Тл;

b - довжина провідника, у якому знаходиться э.д.с. індукції, м;

V - швидкість зміни магнітного потоку, м/с.

Т - час впливу, час.

R - опір контактної зони, Ом;

У четвертому розділі подано опис системи САПР ТП “AГАТ” механичної обробки яка охоплює автоматизованим проектуванням технологічні процеси на всю номенклатуру деталей дрібносерійного та одиничного виробництва. Система містить у собі такі підсистеми:

підсистема введення загальних відомостей;

підсистема призначення устаткування;

підсистема проектування переходів;

підсистема призначення припусків на механічну обробку;

підсистема формування технологічного оснащення;

підсистема нормування;

підсистема управління.

У основу автоматизованої підсистеми визначення припусків, що входить до складу системи автоматизованого проектування техпроцесів покладена методика розрахунку припусків з урахуванням короблення при обробці деталей важкого машинобудування.

Підсистема реалізує функцію визначення припусків для кожного переходу з урахуванням величини короблення. Реалізація штатного послідовного процесу проектування в даній підсистемі здійснюється підсистемою управління, що є організуючим середовищем, у якому функціонує підсистема визначення припусків.

Для цієї мети підсистема управління здійснює аналіз переходів у проектованій операції, відсікає допоміжні переходи, а потім послідовно для кожного робочого переходу здійснюється запит геометричних і точносних параметрів переходу. При цьому частина параметрів є обов'язковими (виділені окремим кольором), всі інші необов'язкові для введення, а їхня наявність вказує на необхідність формування відповідного фрагмента тексту переходу.

Вихідними даними для роботи даної підсистеми є:

- відомості про заготівку (габаритні розміри, вид заготівки);

- відомості про деталь (габаритні розміри, клас деталі, тип деталі, дані про матеріал);

- результати роботи підсистеми формування переходів (текстова структура, геометричні і точносні параметри оброблюваної поверхні, характер обробки);

- відомості про обладнання (модель верстата, його характеристики).

Значення припуску, розрахованого в результаті роботи підсистеми, даються користувачу для узгодження і при відмові від отриманого рішення реалізується процедура діалогового призначення припуску користувачем.

У випадку, коли розрахована величина короблення обробленої поверхні, очікувана на чистовій операції, перевищує допустиме, передбачене робочим кресленням деталі значення, технолог може рекомендувати використовувати один із можливих технологічних прийомів.

Підсистема управління забезпечує повторний вхід у підсистему визначення припусків із продовженням процесу проектування, а також ряд додаткових сервісних функцій.

У п'ятому розділі приводяться результати аналізу точності виготовлення корпусних деталей важкого машинобудування на прикладі корпусних деталей редукторів та розроблені методи забезпечення точності обробки з використанням методики відзначення припусків на механічну обробку.

Було проведено аналіз напружено-деформованого стану корпусних деталей редукторів

Дослідження показали, що при обробці корпусних деталей редукторів по існуючих технологіях, на операції, виконані після термічної обробки, припадає основна частка загального припуску. По наших підрахунках це складає біля 15% від маси виготовлеих деталей. Недосконалість такої технології очевидна, оскільки вона зводить на нівець ефективність термічної обробки, покликаної зрівноважити напруги, порушені попередньою обробкою. Якщо ж після термічної обробки видаляти значні прошарки металу, то заготівка починає коробитися через порушення рівноваги залишкових напруг.

Проведені експериментальні дослідження на ЗАТ “НКМЗ” показали, що найбільше оптимальний маршрут обробки корпусів і кришок редукторів полягає в такому:

обробка площин рознімання і основи (послідовно чорновий і чістовий переходи);

сверлення отворів по периметру під стяжні болти, зняття фасок в отворах із боку площин рознімання;

складання корпуса з кришкою на технологічні болти, попередньо змазані графітом;

розточування отворів під підшипники і підрізання торців із припуском 1…2 мм. на сторону;

обробка всіх допоміжних поверхонь (площадок під оглядові люки, бонок, контуру по площині рознімання і т.д.);

термічна обробка комплекту корпуса і кришки в скріпленому стані;

остаточна обробка отворів під підшипники і підрізання торців.

Виробничі дослідження були проведені на корпусах редукторів по приведеному маршруту.

Обробка корпусів провадилася на поздовжно-фрезерних, горизонтально-розточних і радіально-свердлильних верстатах у редукторному цеху ЗАТ “НКМЗ”.

Прогини площин вимірювалися після основних операцій (чорнової і чистової обробки отворів і площин).

При проведенні виробничих досліджень похибки форми отвору вимірювалися за допомогою кругломерів - Держстандарт 17533-71.

Обробка партії редукторів по існуючій і запропонованій технології з використанням методики розрахунку припусків (розділи 3) показала що абсолютні значення деформацій площин рознімання, оброблених по запропонованій технології, в 2…4 раза нижче, ніж за існуючою.

Таким чином, запропонований технологічний процес дозволяє не тільки істотно знизити трудомісткість обробки на 10%, але і підвищити точність відповідальних поверхонь.

Проведені дослідження показали, що по запропонованому варіанті технологічного процесу механічної обробки корпуса редуктора, розмір короблення площини рознімання й основного отвору при остаточній обробці не перевищують 0.05 мм.

Розроблений технологічний процес дозволив скоротити цикл виготовлення корпусів редукторів, знизити трудомісткість їхньої обробки в середньому на 10% і підвищити точність виготовлення в середньому на 10-15%.



ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено, що основним технологічним фактором, який впливає на залишкові напруги та деформації оброблюваних деталей, є припуск на механічну обробку.

2. На основі теоретико - експериментальних досліджень розроблена методика визначення припусків, яка дозволяє керувати напружено - деформованим станом деталі для забезпечення заданої точності обробки.

3. Одержані аналітичні та експериментальні залежності, які встановлюють взаємозв'язок між параметрами залишкових напруг і деформацій та технологічними факторами процесу обробки корпусних деталей.

Виявлено, що після зняття припуску на механічну обробку залишкові напруги знижуються, а залишкові деформації зростають в середньому на 25-30%.

4. Запропонована методика, яка дозволяє достовірно оцінити вплив технологічних факторів процесу механічної обробки на точність виготовлення деталей.

5. Розроблений алгоритм цілеспрямованого управління параметрами точності обробки та напружено - деформованим станом деталі на стадії проектування технологічного процесу.

6. Розроблена підсистема вибору раціонального припуску на механічну обробку з урахуванням величини короблення корпусної деталі, яка є складовою частиною інтерактивної системи САПР ТП “AГАТ”.

7. На основі експериментальних досліджень розроблено технологічний процес обробки корпусних деталей типу корпусів редукторів з урахуванням раціонального призначення припусків на механічну обробку.



ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА МАТЕРІАЛАМИ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

1. Гавриш А.П., Кухтик Т.В., Онищук С.Г., Шевченко И.А., Соломко Т.Ю. Перспективы модернизации технологического оборудования при использовании электротехнологических методов обработки. // Вісті Академії інженерних наук Україны. Збірник наукових статей под ред. Проволоцкого А.Е. - 1999, с.102-106

2. Гавриш А.П., Кухтик Т.В., Онищук С.Г., Шевченко И.А., СоломкоТ.Ю. Технологическое обеспечение точности обработки деталей тяжелого машиностроения электротехнологическими методами. // Научно - технический сборник "Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем. - т.1. - Краматорск, 1997. - с. 245-249.

3. Гавриш А.П., Кухтик Т.В., СоломкоТ.Ю. Особенности методологиии определения припусков на механическую обработку в тяжелом машиностроении. // Научно - технический сборник "Надежность инструмента и оптимизация технологических систем. - т.1. - Краматорск, 1999. - с. 180-183.

4. Кухтик Т.В., Решетняк В.В., Соломко Т.Ю., Дьячкова Ю.Н., Шестопал Е.А. Перспективное развитие электротехнологических методов при обработке деталей тяжелого машиностроения. // В кн. "Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва": Видання присвячено 100-річчю механіко - машинобудівного і 50 річчю зварювального факультетів НТТУ “КПІ” - т.2. - Київ, 1998. - с. 76-79.

5. Кухтик Т.В., Решетняк В.В., Соломко Т.Ю., Дьячкова Ю.Н., Шестопал Е.А. Перспективные технологии изготовления прокатных валков. // Proceeding of the International Scientific Conference "MECHANICS - 98" - Vol.2. - Rzesow, 1998. - p. 45-48.

6. Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К методике определения припусков на механическую обработку с учетом коробления деталей. // Тезисы докладов международной научно - технической конференции "Современные проблемы машиностроения и технический прогресс". - Севастополь, 1996. - с. 136.

7. Соломко Т.Ю, Фокин А.Г. САПР технологических процессов механообработки в условиях единичного производства. // Сборник трудов международной научно - технической конференции "Прогрессивные технологии машиностроения и современность". - Севастополь, 1997. - с.225-226.

8. Гинкул С.П., Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. Проблема назначения припусков на обработку в машиностроении. // Сборник трудов международной научно - технической конференции "Прогрессивные технологии машиностроения и современность". - Севастополь, 1997. - с.225-226.

9. Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К методике определения припусков на обработку корпусных деталей. // Материалы V международной научно - технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". - Севастополь, 1998 - с. 144-146.

10. Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. К вопросу определения коробления деталей при использовании электротехнологических методов обработки. // Тезисы докладов международной научно - практической конференции "Автоматизация проектирования и производства изделий в машиностроении". - Луганск, 1996 - с. 53.

11. Кухтик Т.В., Соломко Т.Ю. Подсистема определения припусков на механическую обработку в системе САПР ТП. // Сборник трудов VІ международной научно - технической конференции "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века". - Севастополь, 1999 - с. 103-105.

12. Соломко Т.Ю. Методы описания поверхностей обрабатываемых материалов при импульсных нагревах. // Тезисы XV международной конференции “Уравнения состояния вещества”. - Терскол, 2000 - с.60-62.¤

Размещено на Allbest.ru

...