Введение к работе
Актуальность работы. При производстве водоразборной санитарно-технической арматуры в качестве заготовок для основных деталей используются отливки из латуни, получаемые литьем под давлением в многоместные пресс-формы. В таких отливках не обеспечивается правильность и идентичность геометрической формы заготовок. Это создает существенные осложнения на операциях механической обработки, для которых наружная поверхность заготовки является базовой.
Нестабильный припуск приводит к значительным затратам времени на отделку (полировку) наружных поверхностей деталей для придания им товарного вида. Для ряда деталей трудоемкость полировки составляет от 50 до 70 % от общей трудоемкости их изготовления.
В диссертации разработан высокопроизводительный метод отделочной обработки латунных тонкостенных заготовок на примере шестигранных гаек, позволяющий получить не только заданную шероховатость наружной поверхности, но и обеспечить требуемую точность геометрических параметров. Последнее обстоятельство является чрезвычайно важным с точки зрения модернизации технологии изготовления детали: если отделочная обработка наружного шестигранника обеспечит стабильную правильность и идентичность базовых поверхностей для нарезания внутренней резьбы, то создаются предпосылки для автоматизации процесса резьбонарезания.
Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы №14-06 «Повышение эффективности и качества механической обработки на основе совершенствования процессов резания и конструкций инструментов» и гранта РФФИ №04-01-96701 «Исследование процесса деформации срезаемого слоя на передней поверхности лезвийного инструмента».
Из вышеизложенного следует, что отыскание принципиально новых технических решений по повышению качества тонкостенных латунных заготовок и снижению трудоемкости отделочных операций является актуальной научной задачей.
Цель работы заключается в разработке комбинированного инструмента, обеспечивающего заданную шероховатость поверхности и уточняющего геометрические параметры тонкостенных литых заготовок, а также в обосновании критерия качества для оценки выходных характеристик процесса обработки.
Объект исследования. Способы улучшения характеристик качества заготовок - шероховатости и точности взаимного расположения поверхностей.
Предмет исследования. Конструктивное и квалиметрическое обоснование параметров режуще-выглаживающего инструмента, работающего по принципу калибровки тонкостенных литых заготовок с последующим охватывающим протягиванием наружной поверхности.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи исследований:
-
Разработать секционный режуще-выглаживающий инструмент, позволяющий исправлять дефекты тонкостенных латунных заготовок .
-
Разработать методику расчета натягов на первой секции инструмента, калибрующей заготовку и обеспечивающей её беззазорную посадку на цилиндрическом толкателе для повышения жесткости технологической системы.
. 3. Выполнить теоретические и экспериментальные исследования режуще-выглаживающего инструмента с использованием метода робастного проектирования для установления рациональных значений его конструктивных и технологических параметров.
4.Установить критерий для оценки результатов проведенных опытов, объединяющий две выходные характеристики (несоосность и шероховатость) и учитывающий потери на дальнейших операциях обработки деталей.
5. Оценить точность сборки режуще-выглаживающего инструмента с помощью координатно-измерительной машины (КИМ) с целью регулировки взаимного положения рабочих элементов.
. 6. Применить результаты исследований в промышленности и учебном процессе.
Автор защищает:
- конструкцию режуще-выглаживающего инструмента, уточняющего
геометрические параметры тонкостенных литых заготовок и снижающего трудо
емкость отделочных операций за счет охватывающего протягивания;
методику определения натягов на первой калибрующей секции, обеспечивающей беззазорное базирование заготовки на толкателе и повышающей жесткость технологической системы;
комплекс теоретических и экспериментальных исследований, выполненный с помощью методов робастного проектирования, устанавливающий рациональные значения параметров эксплуатации инструмента;
методику оценки качества процесса обработки, включающую расчет критерия «сигнал/шум», объединяющего две выходные характеристики, а также элементы дисперсионного анализа;
результаты исследований точности изготовления и сборки режуще-выглаживающего инструмента с помощью КИМ.
Методика исследований. Теоретические исследования базируются на робастном проектировании по методу Г. Тагути, позволяющему минимизировать число опытов, определить тенденцию изменения качества процесса и применить элементы дисперсионного анализа.
Экспериментальные исследования по разработанной методике проводились с использованием в качестве оборудования гидравлического пресса РН-М 100п. Измерения выполнялись с применением современных средств контроля -профессионального прибора для контроля шероховатости HOMMEL TESTER W55 и координатно-измерительной машины фирмы Mora модель HBG Pico.
Научная новизна.
1.С использованием робастного проектирования теоретически и экспериментально обоснована конструкция режу ще-выглаживающего инструмента для обработки наружных базовых поверхностей тоннэстенных литых латунных заготовок методом охватывающего протягивания с предварительной калибровкой заготовок(спец.О502й7).
2. Разработан критерий, основанный на монотонной возрастающей функции потерьи позволяющий выбратьрациональный опыгдляопределения значений технологических и нэнструктивных параметров режуще-выглаживающего процесса. Предложенный критерий, в отличие от известных, позволяет оценить два выходных показателя качества изделия- несоосность наружной и внутренней поверхностей и шероховатость наружной поверхности (спец. 05 Й2 23).
Практическая ценность
1. Разработан инструмент для высокопроизводительного охватывающего протягиваниялитых латунных заготовок с предварительной калибровкой заготовок, у станови енных беззазорно на пуансоне, обеспечивающий уточнение формы и размеров.
2.Обеспечена возможность снижения припускав на обработку внутренней поверхности, путем минимизации ее несоосности по отношению к базовой поверхности.
3. Разработана методика для определения натяга в калибрующей секции, обеспечивающей беззазорную посадку заготовки на толкателе (пуансоне) перед началом протягивания.
Реализация и внедрение результатов работы.
Былиразработаныи приняты к внедрению:
специальный инструмент для отделочной обработки всех шести граней заготовки;
система подачи воздуха для охлаждения и очистки от стружки рабочих элементов;
ганструкция заготовки, отвечающей требованиям предлагаемой технологии;
программа для оценки погрешности сборки инструмента на координат-но-измерительной машине.
Апробация работы.
1. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: международная юбилейная научно-техническая конференция «Инструменталшые системы машиностроительных производств», посвященная 105-летию со дня рождения С. С.Петрухина,29- 31 октября 2008 г.; «Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном юмплексе» г.Орел, 2010г.; 3-я международная научно-техническая конференция, г. Брянск, 9-20 мая 2011 г. и на ежегодных научно-практических
конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета.
Публикации.
По теме опубликовано 6 печатных работ в том числе 2 в изданиях, рекомендованных ВАКсобщимобъемомв225 печл.;изних авторских- Ij6 печ.л.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов работы; выполнена на 115 страницах и содержите рисунков,23 таблицы, список литературы из 73 наименований и приложения. Общий объем -126 стр.
