Введение к работе
Актуальность работы.
Шаровые шарниры передней подвески являются одними из наиболее ответственных узлов в легковых автомобилях. Именно от их качества во многом зависит долговечность и безопасность эксплуатации автотранспортных средств. С целью повышения качества шарниров в настоящее время в мировой автомобильной промышленности повсеместное распространение получили шаровые шарниры передней подвески с цельнометаллическим корпусом, обеспечивающим повышенные значения усилий вырыва и выдавливания шарового пальца, стабильность функциональных характеристик при изготовлении и эксплуатации. Процесс изготовления данных шарниров включает малоисследованную операцию обработки давлением буртов корпуса с целью формирования соединения, фиксирующего пару трения между корпусом и обоймой вкладыша шарового шарнира.
С введением в действие международного стандарта ИСО/ТУ 16949 «Системы менеджмента качества. Особые требования по применению ИСО 9001:2008 для организаций-изготовителей серийных и запасных частей для автомобильной промышленности» все автопроизводители обязывают своих поставщиков соответствовать требованиям стандарта. Существенно повышенные требования по качеству обуславливают необходимость исследований и совершенствования процессов изготовления шаровых шарниров с применением цельнометаллических корпусов.
Цель и задачи исследования.
Повышение качества шаровых шарниров легковых автомобилей путем совершенствования процесса запрессовки с достижением требуемого уровня воспроизводимости процесса (Ср) и уровня качества продукции (ppm).
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
- совершенствование технологии запрессовки шаровых шарниров с цельным корпусом, направленное на повышение эффективности путем снижения трудоемкости, повышения стойкости инструмента, стабильности и воспроизводимости процесса;
- аналитическое и экспериментальное исследования влияния параметров процесса запрессовки и геометрических параметров бурта корпуса на качество готового изделия;
- промышленная апробация предложенной технологии изготовления шаровых шарниров запрессовкой.
Научная новизна:
для оценки результативности процесса изготовления шаровых шарниров запрессовкой предложен новый параметр – величина перекрытия сборочного соединения, характеризующая его прочность, плотность взаимного прилегания составных частей шарнира и геометрические параметры формируемого соединения;
разработаны на основе метода конечных элементов математические модели управления качеством процесса запрессовки, позволяющие определить значения показателей качества изделия (усилие выдавливания шарового пальца из корпуса, величина перекрытия соединения) и энергосиловые параметры процесса;
определена связь показателей качества готовых изделий (усилие выдавливания шарового пальца из корпуса, величина перекрытия соединения) с исходной геометрией бурта корпуса шарнира и основными параметрами процесса запрессовки (форма инструмента, усилие запрессовки);
получены новые научные знания о возникновении опасных участков (зон вероятного разрушения), используемые при разработке технологических процессов.
Практическая ценность.
1. Разработаны новые конструкции шаровых шарниров передней подвески, изготавливаемых с использованием процесса обработки давлением, применение которых позволило повысить долговечность изделий на 20-40% и обеспечить уровень качества в эксплуатации менее 290 ppm.
2. Разработан и внедрен технологический процесс изготовления шаровых шарниров запрессовкой с использованием корпуса с кольцевым выступом на бурте, позволяющий обеспечить индекс воспроизводимости для ключевых функциональных характеристик на уровне требований потребителя Ср > 1, сократить время протекания процесса, обеспечить герметичность и прочность изготавливаемых шарниров.
3. Теоретические и практические результаты используются в учебном процессе ГОУ ВПО "Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова" при подготовке инженеров по специальностям 2005030 - "Стандартизация и сертификация" и 150106 - "Обработка металлов давлением".
Реализация работы в промышленности.
1. Разработаны и внедрены в производство ТУ 4591-014-45671602-2007 «Пальцы шаровые передней подвески для автомобилей ВАЗ».
2. Разработаны и внедрены в производство «Комплекты документов на технологические процессы»: ТП-СБ-2110-2904192-01; ТП-СБ-2123-2904192-03; ТП-СБ-21214-2904192.
3. Осуществлено промышленное производство шаровых шарниров передней подвески с чехлом в сборе 2110-2904192-01, 21214-2904192 и 2123-2904192-03, изготавливаемых с использованием процесса запрессовки в условиях ЗАО НПО "БелМаг" для ОАО «АВТОВАЗ» и ЗАО «Джи Эм–АВТОВАЗ».
В настоящее время объем произведенных шаровых шарниров с применением технологии запрессовки составил свыше 2 млн. шт.
4. Уровень дефектности шаровых шарниров 2110-2904192-01 в гарантийный период эксплуатации за 2009 год составил 182 ppm, уровень при поставках равен 0 ppm, фактический уровень воспроизводимости процессов запрессовки для серийно выпускаемого шарнира 2110-2904192-01 Ср=1,3>1, для опытной партии шарнира 2123-2904192-03 Ср=1,05> 1.
5. Экономический эффект от внедрения предложенных в работе решений на ЗАО НПО "БелМаг" при изготовлении шарниров 2110-2904192-01 для переднеприводных автомобилей ВАЗ составил 1 852 318 рублей (в ценах 2009 года). Ожидаемый экономический эффект при изготовлении шарниров полноприводных автомобилей 2123-2904192-03 и 21214-2904192 - 630 тыс. рублей в год.
Апробация работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Прогрессивные методы и технологии получения и обработки конструкционных материалов и покрытий», (г. Волгоград, 1999г.); 1-ой международной научно-технической конференции «Металлофизика и деформирование перспективных материалов», (г. Самара, 1999г.); 15-й международной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в машиностроении», (г. Одесса, 2000г.); 61-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2002 г.г., (г. Магнитогорск, ГОУ ВПО «МГТУ», 2002г.); на всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы методологии и инновационной деятельности» (г. Новокузнецк, 2010г.); межрегиональной 68-ой научно-технической конференции ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова», (г. Магнитогорск, 2010г.); в 2007 – 2010 г.г. на научно-технических советах в ЗАО НПО «БелМаг» (г. Магнитогорск).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 10 печатных работах, в том числе 2 статьи опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией, 2 патента на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста и включает: введение, 4 главы,10 таблиц,48 рисунков, заключение, библиографический список из 75 наименований и 6 приложений.
