Введение к работе
Актуальность темы исследования. В специальных отраслях машиностроения существует ряд деталей, имеющих форму цилиндра, на внутренних поверхностях которых выполнены углубления в виде наклонных разнонаправленных винтовых канавок. Канавки 2 создают сетку элементов в форме ромбов 3, распределенных по внутренней поверхности цилиндрической оболочки корпуса 1 изделия (рис.1). Сетка обеспечивает требуемое дробление корпуса продуктами детонации по ослабленным спиральными рифлями сечениям, где создаются газовые клинья разрушения.
Рис. 1. Сетка пересекающихся впадин по внутренней поверхности корпуса.
Нанесение винтовых впадин осуществляется путем обжатия заготовки корпуса изделия на винтовом пуансоне при протягивании их через кольцевую матрицу на гидравлическом прессе П78-34. Зубья пуансона, имеющие треугольную форму в нормальном сечении, расположены по винтовой линии на его цилиндрической поверхности.
Винтовые пуансоны имеют большую длину, в несколько раз превышающую их диаметр, и зубья, расположенные по всей длине их рабочей части.
При штамповке возникают затруднения выпрессовки оправки из готового полуфабриката, хотя предполагается, что за счет упругого восстановления корпуса после штамповки она должна свободно выходить из него.
Разработка технологии, устраняющей указанные противоречия, является актуальной научной задачей.
Объектом исследования является технология формообразования винтовых выступов на прессовой оправке.
Предметом исследования является выявление технологических причин образования погрешностей и разработка технологии, минимизирующей эти погрешности до допустимых значений
Цель работы заключается в обосновании технологии и метрологии формообразования винтовых выступов на прессовой оправке.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
1. Обоснование рационального способа формообразования винтовых выступов на длинной прессовой оправке.
2. Разработка методики профилирования инструмента, нарезающего винтовые выступы на оправке.
3. Выявление причин образования органических погрешностей формообразования и вывод зависимостей для их количественной оценки.
4. Уточнение специфики метрологии технологического сопряжения: винтовая прессовая оправка - отштампованный полуфабрикат осколочного корпуса, и на этой основе уточнение технических требований к винтовым прессовым оправкам.
5. Разработка технологии, обеспечивающей получение заданной точности формообразования и обоснование конструкторско-технологических решений для её реализации.
Методы исследования. Теоретические исследования базируются на основных положениях теории технологической наследственности, теории точности механической обработки, теории резания, методов математического и компьютерного моделирования.
Экспериментальные исследования проводились в научной лаборатории кафедры «Технология машиностроения» ТулГУ. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики.
Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями, а также практическим использованием результатов в промышленности.
Автор защищает:
1. Рациональный способ формообразования винтовых выступов на длинной прессовой оправке обработкой инструментом червячного типа.
2. Методику профилирования режущей части резцов и выведенные аналитические зависимости, описывающие связь параметров деформации срезаемого слоя и сил резания.
3. Определение параметров установки червячной фрезы и выведенные формулы для её профилирования.
4. Доказательство факта, что доминирующими причинами образования органических погрешностей формообразования являются систематические динамические погрешности продольного сечения оправки и хода винтовой поверхности. Выведенные зависимости связывают технологические параметры процесса нарезания канавок (режимы и силы резания) и параметры технологической позиции, связанные со схемой базирования оправки.
5. Теоретическое обоснование явления образования натяга между прилегающими винтовыми поверхностями прессовой оправки и полуфабриката осколочного корпуса, который затрудняет выпрессовку. Уточненные технические требования к продольным погрешностям прессовой оправки.
6. Технологию получения заданной точности формообразования винтовых оправок, включающую в себя операции зубофрезерования и хонингования и обоснование конструкторско-технологических решений для её реализации.
Научная новизна состоит из следующих элементов:
- выявления закономерностей образования систематических погрешностей, в частности влияния на них режимов резания, схемы базирования и жесткости технологической системы;
- уточнения специфических моментов метрологии сопряжения: винтовая прессовая оправка - полуфабрикат осколочного корпуса, объясняющих возникновение натяга по приведенному среднему диаметру винтовых поверхностей при наличии зазора по собственно среднему диаметру;
- обоснования технологии, параметров токарного резца и червячной фрезы и режимов окончательной обработки хонингованием винтовых оправок.
Практическая значимость
Созданная комплексная технология и технологическая оснастка позволяют повысить точность формообразования винтовых прессовых оправок и улучшить их эксплуатационные свойства.
Реализация работы. Результаты работы приняты к внедрению на предприятии ЗАО «Тулаэлектропривод». Материалы диссертации используются в учебном процессе при изложении курсов лекций «Основы технологии машиностроения», при курсовом и дипломном проектировании, выполнении выпускных квалификационных работ, магистерских диссертаций по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств». Теоретические положения диссертации были реализованы в НИОКР выполняемой в рамках Контракта №10021р/16818 от 09.12.2011 с Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, а также в соответствии с тематическим планом НИР ТулГУ по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники Российской Федерации (тема Регистрационный номер: 7.1439.2011 19.59.2011), выполняемой по единому наряд – заказу на фундаментальные работы ТулГУ по плану 2012 г.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на Международной юбилейной НТК «АПИР-2009 г. (г. Тула); ВНТК «Будущее машиностроения России» (Москва, 22-25 сентября 2010 г.); на Региональной НТК «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов»; на V-я и VI-й магистерских НТК ТулГУ, на молодежной НПК ТулГУ «Молодежные инновации» (2010 года), а также на ежегодных НТК преподавателей и сотрудников ТулГУ в 2009-2011г.г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано: статей в рецензируемых изданиях и сборниках, входящих в «Перечень ВАК», – 2; статей в различных межвузовских сборниках научно-технических трудов – 8; из них статей без соавторства – 6.
Структура и объем диссертации.
