Розробка технологічного процесу та інструменту швидкісного дорнування отворів авіаційних конструкцій із алюмінієвих сплавів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний аерокосмічний університет ім. М.Е. Жуковського Харківський авіаційний інститут

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ТА ІНСТРУМЕНТУ ШВИДКІСНОГО ДОРНУВАННЯ ОТВОРІВ АВІАЦІЙНИХ КОНСТРУКЦІЙ ІЗ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

Спеціальність 05.07.02 - проектування, виробництво та випробування літальних апаратів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Воронько Віталій Володимирович

УДК 629.7.02.002:621.787

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кривцов Володимир Станіславович, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського "Харківський авіаційний інститут", м. Харків, завідувач кафедри технології виробництва літальних апаратів

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Божко Валерій Павлович, Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, м. Харків, завідувач кафедри;

кандидат технічних наук, доцент Савченко Микола Федорович, Харківський національний економічний університет, м. Харків, доцент кафедри.

Захист відбудеться 25.01.2008 р. о 1200 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.062.04 у Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розісланий 22.12.2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Застела О.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми

Для сучасного рівня розвитку повітряного транспорту характерна тенденція значного збільшення його надійності та заданого ресурсу (до 70 тис. льотних годин). Подібне зростання ефективності літаків значною мірою забезпечується підвищенням довговічності їх планера, яку в основному визначає витривалість з'єднань, у тому числі болтових з'єднань (БЗ). Кількість БЗ в конструкціях сучасних літаків досягає 55 тис. штук на легких машинах і 400 тис. штук - на важких літаках. При цьому від 66 до 92% болтів встановлюють із зазором. До 75...80% всіх утомних руйнувань відбувається в місцях з'єднання елементів конструкції планера. Створення пластичною деформацією технологічних залишкових напружень стиснення в місцях передбачуваного руйнування приводить не тільки до зменшення концентрації напружень, але й уповільнює зростання втомної тріщини.

Використовування методів поверхневої пластичної деформації (ППД) є ефективним способом збільшення циклічної довговічності вільних незаповнених отворів (наприклад, отворів для перетікання палива в баку-кесоні) і отворів під БЗ. Проте методи ППД не використовуються у виробництві повною мірою, що пояснюється перш за все високою вартістю, низькою продуктивністю і обмеженими технологічними можливостями як процесу, так і пристроїв для зміцнення.

У зв'язку з цим заслужену увагу привертають зміцнюючі технології, де як енергоносій використовується стисле повітря заводської пневмомережі тиском 0,5±0,1 МПа. Такий енергоносій вигідно відрізняється відносною дешевизною, зручністю експлуатації, прийнятністю з екологічної точки зору і техніки безпеки. Тому актуальною задачею є розробка високопродуктивних технологічних процесів і ручних пневмоімпульсних пристроїв для зміцнюючої обробки отворів в авіаційних конструкціях з алюмінієвих сплавів в умовах стапельного складання.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Роботу виконано відповідно до державних науково-технічних програм Міністерства освіти і науки України:

- Д/Р 0103U005065 “Розробка методології синтезу сучасних виробів авіаційно-космічної техніки”;

- Д/Р 0106U001045 “Методологічні основи проектування сучасних технологічних процесів виготовлення деталей і вузлів літальних апаратів”;

- Д/Р 0104U002421 “Створення системної методології виробництва авіаційно-космічної техніки за допомогою сучасних CALS-технологій”;

- Д/Р 0102U004184 “Моделі та інформаційні технології створення віртуальних машинобудівних виробництв”;

- Д/Р 0100U003434 “Методологічні основи синтезу перспективних конструкцій літальних апаратів на базі сучасних технологій і матеріалів”.

Мета і завдання дослідження

Метою роботи є розробка технології та інструменту швидкісного дорнування отворів з показниками якості, що регламентуються, а також зменшення трудомісткості технологічного процесу за рахунок створення нових конструкцій ручних пневмоімпульсних пристроїв дорнування з одностороннім підходом.

Для досягнення поставленої мети було вирішено такі завдання:

- створено числову модель процесу швидкісного дорнування отворів;

- визначено раціональні параметри технологічного процесу швидкісного дорнування, сформульовано вимоги до ручного інструменту для забезпечення цих параметрів;

- розроблено схеми і конструкції ручних пневмоімпульсних пристроїв дорнування отворів, що задовольняють вимоги авіаційного виробництва і забезпечують раціональні параметри технологічного процесу швидкісного дорнування;

- визначено порівняльну економічну ефективність упровадження у виробництво швидкісного дорнування отворів з використанням ручних пневмоімпульсних пристроїв.

Об'єкт дослідження - це технологічний процес та інструмент швидкісного дорнування авіаційних конструкцій із алюмінієвих сплавів.

Предмет дослідження - це параметри технологічного процесу та інструменту швидкісного дорнування, що забезпечують задані показники якості отворів (корсетність, напливи, шорсткість) і необхідну циклічну довговічність.

Методи дослідження. Для визначення раціональних параметрів технологічного процесу швидкісного дорнування використано математичне моделювання із застосуванням методу скінчених елементів (МСЕ), а також результати натурного експериментального дослідження. Результати експериментів оброблено статистичними методами. Деформований стан дорнованих зразків досліджено методами макро- і мікроструктурної металографії і електронної мікроскопії.

Наукова новизна одержаних результатів

Запропоновано і науково обґрунтовано технологію швидкісного дорнування отворів під болтові з'єднання і отворів для перетікання палива авіаційних конструкцій.

Визначено параметри технологічного процесу які забезпечують задану якість одержуваних отворів, визначено область раціональних (що рекомендуються) параметрів технологічного процесу і робочого інструменту (дорна).

Запропоновано науково обґрунтований підхід щодо вироблення технологічних рекомендацій зі швидкісного дорнування отворів під болтові з'єднання, а також отворів для перетікання палива в авіаційних конструкціях з алюмінієвих сплавів.

Практичне значення одержаних результатів

Практичну значущість дисертаційної роботи складають такі основні результати:

- розроблено експериментально-розрахунковий метод вибору раціональних параметрів технологічного процесу швидкісного дорнування отворів в конструкціях з алюмінієвих сплавів, який дозволив забезпечити стабільну якість отворів і циклічну довговічність конструкцій;

- розроблено пневмоімпульсний пристрій для швидкісного дорнування отворів під болти, а також отворів для перетікання палива в баку-кесоні, який дозволяє підвищити продуктивність процесу дорнування і здійснювати його в умовах одностороннього підходу;

- наведено технологічні рекомендації щодо вибору раціональних параметрів процесу швидкісного дорнування отворів.

Результати досліджень передано для використовування на ХДАВП і
у ВАТ “УкрНДІАТ”, в навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

Особистий внесок здобувача

Основна частина ідей, теоретичних розробок, числового моделювання і експериментальних досліджень належать особисто автору.

У роботах, написаних у співавторстві, здобувачеві належать: постановка, проведення, аналіз результатів числового і натурного експериментальних досліджень; формулювання висновків і практичних рекомендацій.

Розробка принципових схем пневмоімпульсного пристрою дорнування і конструкції пристрою мод. ПІПД здійснювалася спільно зі співробітниками кафедри технології виробництва літальних апаратів Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” і співробітником кафедри техніки і технології Харківського національного економічного університету, прізвища яких наведено в списку публікацій.

Апробація результатів дисертації

Основні положення, розділи і результати роботи докладалися автором на Міжнародних науково-технічних конференціях “Інтегровані комп'ютерні технології в машинобудуванні ІКТМ-2004” (м. Харків, 2004 р.), ІКТМ-2005 (м. Харків, 2005 р.), ІКТМ-2006 (м. Харків, 2006 р.), ІКТМ-2007 (м. Харків, 2007 р.); Міжнародній науково-технічній конференції “Авіаційно-космічна техніка і технологія”, секція “Проблеми створення авіаційної техніки” (м. Харків, 2005 р.); Міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми створення та забезпечення життєвого циклу авіаційної техніки” (м. Харків, 2006 р.).

Публікації

Основні результати дисертації опубліковано в чотирьох статтях в збірках наукових праць видань переліку ВАК України (бюл. №4, 5, 1999 р.), шести матеріалах і тезах конференцій.

Структура і обсяг роботи

Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків. Повний обсяг дисертації становить 133 сторінки, у тому числі: 76 рисунків на 24 сторінках, 16 таблиць на 9 сторінках, список використаних джерел з 91 найменувань на 10 сторінках.

Основний зміст

У вступі висвітлено сучасний стан проблеми і обґрунтовано актуальність досліджень, показано наукову новизну, практичну значущість роботи, особистий внесок здобувача, наведено результати апробації роботи, публікації, структура й обсяг дисертації.

У першому розділі проведено аналіз існуючих методів і способів зміцнення отворів для перетікання палива, а також отворів під болти. Показано, що для отворів діаметром 8...10 мм основним методом зміцнення є дорнування. У ході проведеного аналізу вивчено існуючі пристрої для реалізації даного процесу, до яких відно-сяться:

1) пристрої квазістатичної дії (машини для затягування болтів, протяжні машини і преса), що мають такі істотні недоліки:

- необхідним є двосторонній підхід в зону отвору і участь двох робітників;

- поява напливів на кромках отворів, викривлення твірної отворів (корсетність). Для усунення цих недоліків після дорнування необхідно проводити калібрування отворів розверченням по Н7, при якому зрізають найбільш наклепаний поверхневий шар більш міцного матеріалу. Таким чином знижується рівень залишкових напружень, що істотно зменшує ефект від дорнування;

2) пристрої швидкісної дії (пристрої з магнітно-імпульсним приводом) мають такі недоліки:

- використання масивних (до 500 кг), громіздких і дорогих приводів;

- наявність струмів високої напруги, що є небезпечним в умовах проведення складальних робіт, потребує надійного екранування ручного інструменту від дії на виконавців магнітного поля;

- складність управління;

- низький КПД (до 5%);

- низька надійність;

- обмежена і регламентована циклічність.

Для вирішення цих проблем в дисертації сформульовано мету і задачі дослідження.

Другий розділ присвячено розробці числової моделі швидкісного дорнування отворів для визначення напружено-деформованого стану (НДС) в зміцнюваних конструкціях. Вирішення задачі знаходження НДС реалізовано на базі програмного продукту, що використовує алгоритм МСЕ.

При моделюванні даного процесу виконано:

- геометричне моделювання технологічної системи, що складається з дорна, пакета деталей, підкріплюючого елемента і упорної втулки;

- моделювання фізичних властивостей матеріалів дорна, пакету, підкріплюючого елементу і упорної втулки;

- задання контактних умов взаємодії елементів технологічної системи;

- задання початкових умов елементів системи.

При цьому прийнято такі припущення:

- дорн є абсолютно жорстким тілом;

- зміцнення матеріалу здійснюється за експоненціальним законом;

- задача вирішена в вісесиметричній постановці;

- тертя на контактних поверхнях описується законом Амонта - Кулона;

- теплові ефекти, спричинені пластичною деформацією, не враховуються.

При вирішенні швидкісних процесів пластичної деформації використовується явний метод інтегрування диференціальних рівнянь.

Початкові умови:

? початкова швидкість руху інструменту м/с;

? початкова кінетична енергія дорна Дж.

Проведено порівняльний аналіз за допомогою числового моделювання способів швидкісного дорнування:

? з постійною швидкістю дорна (при дорнуванні пристроєм з магнітно-імпульсним приводом типу МІУ-П1);

? за рахунок кінетичної енергії попередньо розігнаного інструменту - дорна (при дорнуванні пневмоімпульсним пристроєм типу ПІПД).

Аналіз якісних показників (корсетність, відхилення твірної отворів, напливи на вхідній і вихідній поверхнях деталі) показали, що швидкісне дорнування з використанням ПІПД не поступається швидкісному дорнуванню, реалізованому на МІП.

Досліджено вплив геометричних параметрів дорна і початкового діаметру отвору на геометричні параметри отворів, а також визначено швидкість дорна при виході з отвору при прямому і реверсному дорнуванні (рис. 4 і 5) та енергетичні витрати на зазначені процеси.

Проведені дослідження дозволили сформулювати такі технологічні рекомендації:

- при дорнуванні отворів під болтові з'єднання необхідно використовувати дорни з кутами і , які забезпечують найменше відхилення твірної отвору;

- при дорнуванні отворів для перетікання палива необхідно використовувати дорни з кутами і , які забезпечують найменші витрати енергії;

- використовування при дорнуванні мастил з найменшим коефіцієнтом тертя значно зменшує енергетичні витрати на процес, хоча при цьому дещо збільшується відхилення твірної отвору. Ці результати дозволяють зробити висновок про те, що не завжди ефективно використовувати дорогі мастила, при застосуванні яких коефіцієнт тертя стає меншим;

- при реверсному дорнуванні енергії затрачується менше на 55%, ніж при прямому, це дозволяє виконувати пряме дорнування за два удари, а реверсне - за один.

У третьому розділі описано планування і результати аналізу натурного повнофакторного експерименту. Всі результати експерименту виявилися достовірними.

Досліджено вплив геометричних параметрів дорна, початкової швидкості дорнування, натягу на НДС зразка в зоні отвору (макроструктура, мікроструктура і твердість).

Результати експерименту показали таке:

? корсетність отворів при квазістатичному дорнуванні на 10...20% більше, ніж при швидкісному;

? відхилення твірної після квазістатичного дорнування на 1-2 квалітета точності більше, ніж при швидкісному дорнуванні;

? шорсткість після швидкісного дорнування при знаходиться в межах мкм, а при - мкм.

? під час експерименту при зворотному дорнуванні при спостерігалося утворення стружки;

? твердість поблизу стінки отвору при швидкісному дорнуванні півищується на 45% більше порівняно з квазістатичним дорнуванням.

Проведено порівняльний аналіз результатів чисельного експерименту з натурним. Розбіжність результатів по геометричних параметрах не перевищила 3%.

Виконано порівняння НДС, одержаного при чисельному моделюванні, з результатами натурного експерименту шляхом виконання макро- і мікрошліфів.

Проведено ресурсні випробування експериментальних зразків, що імітують отвори для перетікання палива в баку-кесоні. На частині зразків деформаційному зміцненню були піддані також фаски шляхом обтискання технологічним болтом.

Довговічність зразків, зміцнених швидкісним дорнуванням, у 2-3 рази вище довговічності зразків з незміцненими отворами. Аналогічне підвищення довговічності було одержано при використовуванні інших методів ППД.

Четвертий розділ присвячено розробці нової схеми і конструкції пневмоімпульсного пристрою дорнування. Роботи були спрямовані на поліпшення умов праці виконавців і оточуючих, забезпечення зручності в експлуатації і обслуговуванні, підвищення енергоозброєності при мінімальних масі і габаритах пристроїв, підвищення надійності, стабільності й циклічності роботи, ергономічності, технологічності та економічності конструкції. У таблиці наведено основні технічні характеристики розроблених на кафедрі технології виробництва літальних апаратів Національного аерокосмічного університету “ХАІ” пневмоімпульсних пристроїв дорнування.

втулка пневмоімпульсний дорнування пристрій

Таблиця Основні технічні характеристики пневмоімпульсних пристроїв дорнування

Параметри	Величина параметра для моделей
	ПІПД-90	ПІПД-100
Енергоносій	Стиснене повітря тиском 0,5±0,1 МПа	Стиснене повітря тиском 0,5±0,1 МПа
Витрата стисненого повітря, м3/цикл	0,002	0,001
Потужність (енергія), кВт (Дж)	4,5 (90)	5 (100)
Маса, кг	пристрою	не більше 4,0	не більше 6,6
	ресивера	1,0	вбудований
Габаритні розміри, мм	пристрою	57026077	440222104
	ресивера	9090300	вбудований
Кількість робочих, що обслуговують пристрій	1	1
Продуктивність, отв./хв	10	10

Недоліком відомого пневмоімпульсного молотка моделі ПІПД є таке: необхідна чітка взаємоув'язка ходів бойка і дорна з дорнотримачем і штоком. Крім того, шток при імпульсному навантаженні на дорнотримач через консоль великої протяжності буде зазнавати втомного руйнування в місці закріплення (у місці з'єднання з дорнотримачем). Новий пневмоімпульсний пристрій дорнування отворів моделі ПІПД відрізняється таким:

1) співвісно до ствола на його зовнішній поверхні встановлено східчасту повітророзподільну втулку з можливістю її осьового переміщення відносно ствола і перекриття його передніх і задніх вікон;

2) повітророзподільна втулка входить у передню вихлопну камеру, а своїм виступом з боку задніх вікон ствола - у кільцеву камеру і має вікна для почергового сполучення ресивера з передбойковою та забойковою порожнинами і, відповідно, їх сполучення із задньою і передньою вихлопними камерами;

3) курковий повітророзподільник виконано у вигляді двох взаємозв'язаних курків, установлені на двох підпружинених клапанах:

- один клапан установлено з можливістю почергового з'єднання кільцевої камери з напірною магістраллю і атмосферою;

- другий клапан установлено з можливістю почергового з'єднання забойкової порожнини і гнізда для бойка через монтований у задній кришці регульований дросель з атмосферою і напірною магістраллю;

4) дорнотримач виконано з буртом і встановлено з можливістю взаємодії безпосередньо з бойком при прямому ході;

5) бурт встановлено з можливістю взаємодії з передньою кришкою ствола при її зворотному ході.

У розділі описано конструкцію і принцип дії розробленого автором пристрою.

Проведено оцінку порівняльної економічної ефективності впровадження технології і інструменту пневмоімпульсного дорнування моделі ПІПД, для чого використано комплексний показник ефективності (КПЕ) технологічного процесу.

Порівняльна економічна ефективність Е пневмоімпульсного пристрою дорнування ПІПД (впроваджуване оснащення) відносно магнітно-імпульсної установки дорнування типу МІУ-П1 (базове оснащення) визначалася співвідношенням:

,

Де і - економічні ефекти, що забезпечуються впроваджуваним і базовим оснащеннями;

і - витрати, що характеризують впроваджуване і базове оснащення;

і - КПЕ, що характеризують впроваджуване і базове оснащення.

КПЕ побудований на основі експертної оцінки різних приватних критеріїв переваги за допомогою “методики розміщення пріоритетів”.

Для оцінки вибрано такі приватні критерії:

- трудомісткість технології (чим менше трудомісткість, тим краще);

- кількість робочих, зайнятих в даному процесі (чим їх менше, тим краще);

- необхідність двостороннього підходу (якщо це необхідно, то погано);

- витрата стисненого повітря (чим менше витрата, тим краще);

- габарити і маса пристрою дорнування з урахуванням нагромажувача енергії (чим менше габарити і маса, тим краще);

- якісні, міцнісні та утомні характеристики дорнованих отворів (чим вище характеристики, тим краще);

- вартість устаткування (чим менше вартість, тим краще).

Розрахунки показали, що відносна економічна ефективність пневмоімпульсного пристрою дорнування моделі ПІПД порівняно з магнітно-імпульсним пристроєм дорнуваня типу МІУ-П1 становить 23%, а порівняно з МБЗ - 30,6%.

ВИСНОВКИ

Відповідно до поставленої в дисертації мети одержано такі наукові та практичні результати.

1. Запропоновано і науково обґрунтовано технологію швидкісного дорнування отворів авіаційних конструкцій пневмоімпульсними пристроями, що дозволяє підвищити продуктивність процесу дорнування і здійснювати його в умовах одностороннього підходу.

2. Розроблено СЕ модель на основі запропонованого експериментально-розрахункового методу, що дозволяє із заданою точністю визначити раціональні параметри технологічного процесу швидкісного дорнування.

3. Визначено раціональні параметри технологічного процесу швидкісного дорнування отворів, що забезпечують необхідну якість отворів і ресурс конструкції:

– початкова швидкість інструмента (дорна) =20 м/с (початкова енергія дорнування =100 Дж);

– при дорнуванні отворів під болтові з'єднання необхідно використовувати дорни з кутами і ;

– при дорнуванні отворів для перетікання палива необхідно використовувати дорни з кутами і .

4. Розроблено оригінальні схему і конструкцію ручного пневмоімпульсного пристрою дорнування отворів, що задовольняє вимоги виробництва і забезпечує раціональні параметри технологічного процесу швидкісного дорнування.

5. Визначено порівняльну економічну ефективність упровадження швидкісного дорнування отворів з використанням ручних пневмоімпульсних пристроїв порівняно з магнітно-імпульсним пристроєм дорнуваня типу МІУ-П1 становить 23%, а порівняно з МБЗ - 30,6%.

6. Результати досліджень передано для використовування на ХДАВП, у ВАТ “УкрНДІАТ”, у навчальному процесі в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

список опублікованих автором праць за темою дисертації

1. Воробьев Ю.А., Чистяк В.Г., Воронько В.В. Особенности технологического процесса и инструмента импульсного дорнования отверстий // Авиационно-космическая техника и технология: Науч.-техн. журнал. - Х: Нац. аэрокосм. ун-т “ХАИ”, 2004. - Вып. 5 (13). - С. 37-41.

2. Кривцов В.С., Воробьев Ю.А., Воронько В.В. Перспективные устройства для реализации процесса дорнования отверстий // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением: Науч.-техн. и производственный журнал. - М: МГТУ "Станкин", 2004. - Вып. 12. - С. 18-30.

3. Сафронов Я.В., Воробьев Ю.А., Воронько В.В. Определение экономической эффективности внедрения разработки пневмоимпульсного устройства дорнования // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии. - Х: Нац. аэрокосм. ун-т “ХАИ”, 2007. - Вып. 34 - С.71-79.

4. Воробьев Ю.А., Воронько В.В., Степаненко В.Н. Сравнительный анализ способов дорнования отверстий // Системи обробки інформації. - Харк ун-т Повітряних Сил, 2007. - Вып. 5 (63). - С. 35-38.

Анотація

Воронько В.В. Розробка технологічного процесу та інструменту швидкісного дорнування отворів авіаційних конструкцій із алюмінієвих сплавів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.07.02 - проектування, виробництво та випробування літальних апаратів. - Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, Харків, 2008.

Дисертація присвячена питанням підвищення якості дорнованих отворів авіаційних конструкцій із алюмінієвих сплавів шляхом вибору раціональних параметрів технологічного процесу та інструменту швидкісного дорнування на основі числового моделювання і натурного експерименту.

Містить числове моделювання МСЕ технологічного процесу швидкісного дорнування отворів, результати якого дозволяють визначити геометричні параметри отворів і пакетів, а також НДС у зоні отворів.

Розроблено схему і конструкцію вдосконаленого пневмоімпульсного пристрою дорнування, що задовольняє вимоги авіаційного виробництва.

Результати досліджень передані для використовування на ХДАВП, у ВАТ “УкрНДІАТ”, а також у навчальному процесі в Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.

Ключові слова: швидкісне дорнування, алюмінієвий сплав, метод кінцевих елементів, якість, пневмоімпульсний пристрій.

Аннотация

Воронько В.В. Разработка технологического процесса и инструмента скоростного дорнования отверстий авиационных конструкций из алюминиевых сплавов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.07.02 - проектирование, производство и испытание летательных аппаратов. - Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского “Харьковский авиационный институт”, Харьков, 2008.

Диссертация посвящена вопросам повышения качества дорнованных отверстий авиационных конструкций из алюминиевых сплавов путем выбора рациональных параметров технологического процесса и инструмента скоростного дорнования на основе численного моделирования и натурного эксперимента.

Содержит численное моделирования МКЭ технологического процесса скоростного дорнования отверстий, результаты которого позволяют определить геометрические параметры отверстий и пакетов, а также НДС в зоне отверстий.

На основании анализа этих критериев качества при скоростном дорновании отверстий под болты необходимо использовать дорны с углами и , которые обеспечивают наименьшее отклонение образующей отверстия, а при дорновании отверстий для перетекания топлива необходимо использовать дорны с углами и , причем использование при дорновании смазок с наименьшим коэффициентом трения значительно сокращает энергетические затраты на процесс, хотя при этом немного увеличиваются отклонения образующей отверстия. Эти результаты позволяют сделать вывод о том, что не всегда эффективно использовать дорогостоящие смазки, при которых коэффициент трения является наименьшим.

Экспериментально уточнены рациональные параметры технологического процесса скоростного дорнования, обеспечивающие стабильно высокое качество, исходя из условия достижения максимальных значений статической прочности и циклической долговечности отверстий. Установлено, что корсетность отверстия при прессовом способе на 10…20% больше, чем при скоростном, а отклонение образующей после скоростного дорнования соответствует Н8-Н7 квалитетам, при этом шероховатость находится в пределах .

Разработаны схема и конструкция усовершенствованного пневмоимпульсного устройства дорнования, удовлетворяющего требованиям авиационного производства. Совершенствование конструкции устройства было направлено на улучшение условий труда исполнителей и окружающих, выполнение принципа преемственности конструкции, обеспечение удобства в эксплуатации и обслуживании, достаточной энерговооруженности при минимальных массе и габаритах, высокой надежности, стабильности и цикличности работы, эргономичности, технологичности и экономичности конструкции.

Проведена оценка экономической эффективности разработки и внедрения технологии и инструмента скоростного дорнования авиационных конструкций из алюминиевых сплавов с использованием комплексного показателя эффективности технологического процесса, построенном на основе экспертной оценки различных частных критериев предпочтительности с помощью “методики расстановки приоритетов”. Величина относительной эффективности пневмоимпульсного устройства дорнования модели ПИУД-100 по сравнению с магнитно-импульсным устройством дорнования типа МИУ-П1 составляет 23%, а по сравнению с МБЗ-1,5 - 30,6%.

Результаты исследований переданы для использования на ХГАПП, в ОАО “УкрНИИАТ”, а также в учебном процессе в Национальном аэрокосмическом университете им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”.

Ключевые слова: скоростное дорнование, алюминиевый сплав, метод конечных элементов, качество, пневмоимпульсное устройство.

The summary

Voronko V.V. Designing of the process and tools for high-speed aperture burnishing in aluminum aircraft constructions. - Typescript.

Dissertation for candidate of technical science academic degree competition on specialty 05.07.02 - aircraft design, manufacturing and testing. - National Airospace University “Kharkov Aviation Institute”, Kharkov, 2008.

The dissertation examines the aspects of burnished apertures quality improving in aircrafts' aluminum constructions by means of rational choice of process parameters and tools for high-speed burnishing, based on numeric modeling and natural experiment.

It includes the numeric FEA modeling of the process of high-speed aperture burnishing; FEA-results allow determining geometrical dimensions of apertures and packs and also the mode of deformation in apertures zone.

The scheme and design of improved pneumoimpulse aperture burnishing device was worked up; it meets the aircraft industry requirements.

The results of research were passed to “KSAMC” and “UkrNIIAT” for their use, and besides they are used in educational process in the National Aerospace University “KhAI”.

Keywords: high-speed burnishing, aluminum alloy, finite elements analysis (FEA), quality, pneumoimpulse device.

Размещено на Allbest.ur