Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Обґрунтування параметрів технологічного процесу виготовлення профільних гвинтових заготовок

Обґрунтування параметрів технологічного процесу виготовлення профільних гвинтових заготовок

Визначення технологічних параметрів формоутворення профільних гвинтових заготовок способом навивання на оправу, причини та наслідки деформації стрічки. Характеристика інженерних методик проектування технологічних процесів і технологічного оснащення.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2015
Размер файла 81,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

тернопільський державний технічний університет

імені івана пулюя

АВТОРЕФЕРАТ

Обгрунтування параметрів технологічного процесу виготовлення профільних гвинтових заготовок

05.02.08 - технологія машинобудування

Дячун Андрій Євгенович

тернопіль - 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Тернопільському державному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор, академік ІАУ

Гевко Богдан Матвійович,

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя,

завідувач кафедрою “Технології машинобудування”,

заслужений винахідник України

доктор технічних наук, професор,

Пилипець Михайло Ількович,

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя,

завідувач кафедрою “Комп'ютерних технологій в машинобудуванні”

кандидат технічних наук, доцент

Денисюк Віктор Юрієвич

Луцький національний технічний університет

доцент кафедри “Приладобудування”

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний стан розвитку машинобудування в умовах ринкової економіки вимагає нових шляхів підвищення експлуатаційних і технологічних параметрів деталей машин, технологічного оснащення, що дасть змогу покращити якість продукції та зробити виробництво гнучким і швидко переналагоджуваним на різні типорозміри деталей машин, кількість яких визначається потребами ринку.

Для сучасного вітчизняного та зарубіжного машинобудування характерне розширення номенклатури деталей машин різних класів, в тому числі і гвинтових. Серед зазначених гвинтових деталей машин важливе місце посідають профільні гвинтові заготовки (ПГЗ). Підтвердженням цього є помітна тенденція до зростання обсягу та номенклатури таких деталей у харчовій, хімічній, переробній промисловості, у сільському господарстві та інше. профільний гвинтовий деформація стрічка

Незважаючи на значну кількість наукових праць, які присвячені виробництву ПГЗ, рівень технологічного забезпечення виробництва ПГЗ в нашій державі та за її межами залишається недостатнім, а наукова база для його створення не завжди відповідає сучасним вимогам.

Тому вирішення наукового завдання, яке полягає у розробленні та практичній реалізації раціональних технологічних процесів виготовлення ПГЗ є актуальним, доцільним, значущим і перспективним для машинобудівної галузі України та інших держав.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися згідно координаційних планів Державної науково-технологічної програми Міністерства освіти і науки України за напрямками «Виробництво машин та технологічного обладнання для сільськогосподарської, харчової та переробних промисловостей», «Високоефективні ТП в машинобудуванні» на 2004-2008р.р. а також згідно тематики дослідницької роботи ТДТУ імені Івана Пулюя «Розробка та дослідження технологій формоутворення профільних гвинтових елементів технічного обладнання» (номер державної реєстрації 0104U000640).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розроблення науково-практичних рекомендацій для проектування технологічних процесів виготовлення профільних гвинтових заготовок на основі ресурсозберігаючих технологій.

Для досягнення мети в роботі поставлені наступні задачі:

- провести аналіз відомих технологічних процесів виготовлення профільних гвинтових заготовок та на цій основі вдосконалити технологію виготовлення профільних гвинтових заготовок із розробленням теоретичних передумов і технологічного оснащення;

- розробити теоретичні передумови формоутворення профільних гвинтових заготовок різними способами з відповідними геометричними та силовими параметрами технологічних процесів;

- розробити математичну модель профільних гвинтових заготовок і надати конкретні приклади, які пов'язані з визначенням технологічних параметрів формоутворення профільних гвинтових заготовок способом навивання на оправу;

- дослідити деформацію стрічки в процесі виготовлення профільних гвинтових заготовок способом навивання на оправу та визначити силові параметри процесу;

- дослідити відпружинення профільних гвинтових заготовок в процесі їх виготовлення різними способами;

- розробити динамічну модель процесу розточування профільних гвинтових заготовок із визначенням силових параметрів процесу різання та деформації матеріалу профільних гвинтових заготовок;

- спроектувати та виготовити функціонально здатні зразки технологічного оснащення для виготовлення та розточування профільних гвинтових заготовок;

- провести комплекс експериментальних досліджень і виробити практичні рекомендації щодо вибору оснащення та режимів формоутворення профільних гвинтових заготовок різними методами, а також дослідити вплив режимів різання і товщини матеріалу профільних гвинтових заготовок на шорсткість розточеної поверхні внутрішнього діаметра;

- вивести рівняння регресій для визначення залежності радіальної сили деформації стрічки від її геометричних параметрів для різних матеріалів;

- розробити інженерні методики проектування технологічних процесів і технологічного оснащення для виготовлення профільних гвинтових заготовок.

Об'єкт дослідження - прогресивні технологічні процеси виготовлення профільних гвинтових заготовок.

Предмет дослідження - профільні гвинтові заготовки, технологічне оснащення для їх формоутворення.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проведено з використанням фундаментальних засад технології машинобудування, інформатики, теорії пружності та пластичного деформування, теоретичної механіки, інженерної творчості і вибору раціональних технічних рішень. Апробація розроблених алгоритмів, програм і методик проводилась методом комп'ютерного моделювання. Результати експериментальних досліджень одержано за допомогою спеціально розробленого оснащення з використанням сучасних засобів та методів вимірювань. Статистичне оброблення експериментальних даних проводилось з використанням прикладних програм для ПЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів. На основі теоретичних досліджень:

- вперше виведено аналітичні залежності для розрахунку силових параметрів процесу виготовлення профільних гвинтових заготовок навиванням на оправу;

- розроблено математичну модель профільних гвинтових заготовок, представлено зв'язок її конструктивних параметрів з параметрами процесу формоутворення на конкретних прикладах;

- вперше розроблено технологічні основи виготовлення профільних гвинтових заготовок різними способами з визначенням силових, технологічних і конструктивних параметрів;

- розроблено динамічну модель розточування профільних гвинтових заготовок, яка дозволяє визначати деформацію матеріалу профільних гвинтових заготовок залежно від технологічних і конструктивних параметрів процесу.

- виведено рівняння регресій для визначення радіальної сили деформації стрічки в процесі виготовлення профільних гвинтових заготовок формувальними інструментами для різних матеріалів;

- уточнено емпіричні залежності для визначення шорсткості поверхні внутрішнього діаметра профільних гвинтових заготовок після розточування.

Практичне значення отриманих результатів:

- спроектовано та виготовлено експериментальні зразки технологічного оснащення для виготовлення ПГЗ;

- експериментально підтверджено теоретичні залежності для визначення впливу геометричних параметрів профільної стрічки на радіальну силу деформації, зусилля формоутворення та величину радіуса відпружинення профільних гвинтових заготовок;

- розроблено конструкції нових пристроїв та обладнання для виготовлення ПГЗ;

- спроектовано пристрій для заміру конструктивних параметрів ПГЗ.

Окремі результати роботи впроваджено на ВАТ «Ковельсільмаш», ТОВ «ОСП Корпорація Ватра» і в навчальний процес підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр з напрямку 7.090202 «Технологія машинобудування» для викладання дисциплін «Технологія машинобудування», «Сучасні технології в машинобудуванні» на кафедрі технології машинобудування ТДТУ імені Івана Пулюя. Технічну новизну розроблень захищено вісьма деклараційними патентами України на винаходи.

Особистий внесок здобувача. Основні теоретичні та експериментальні дослідження за темою дисертаційної роботи виконано автором самостійно [1 - 4, 14, 15]. У працях, опублікованих у співавторстві, здобувачем розроблено теоретичні [6, 12] та технологічні [8, 10] передумови формоутворення ПГЗ, досліджено процес проточування ПГЗ [5, 7, 13], проведено комплекс експериментальних досліджень [9, 11], запропоновано пристрої для виготовлення ПГЗ [18, 19, 21] та способи виготовлення ПГЗ [16, 17, 20].

Постановка задач, аналіз і трактування результатів виконано спільно з науковим керівником та, частково, з співавторами публікацій.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи доповідались й обговорювались на: науково-практичних конференціях Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя у 2005-2008рр.; V Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми землеробської механіки” у Вінницькому державному аграрному університеті (Вінниця, 2004); науково-практичній конференції “Проблеми надійності машин та засобів механізації сільськогосподарського виробництва” у Харківському національному технічному університеті сільського господарства (Харків, 2007); міжнародній науково-практичній конференції «Інноваційні технології в АПК» у Луцькому державному технічному університеті (Луцьк, 2007); міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих вчених “Прогресивні напрямки розвитку машино-приладобудівних галузей і транспорту” у Севастопольському національному технічному університеті (Севастополь, 2008). Робота доповідалась й отримала позитивний відгук на розширеному засіданні науково-технічного семінару Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя.

Публікації. Результати наукових досліджень викладені у 21 друкованій праці (6 одноосібних), з яких - 10 статей у фахових виданнях, 8 деклараційних патентів на корисні моделі, 3 тези наукових конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації - 208 сторінок, в тому числі: 78 рисунків, 14 таблиць, список використаних літературних джерел із 120 найменувань та 7 додатків на 31 сторінці. Обсяг основного тексту дисертації - 149 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету, об'єкт, предмет дослідження та задачі, які розв'язуються в роботі. Окреслено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Наведено інформацію щодо апробації, структури та обсягу роботи.

У першому розділі проведено аналіз та узагальнення відомих наукових напрацювань і проблемних питань технології виготовлення ПГЗ. Обґрунтовано доцільність проведення досліджень та перспективність використання деталей, одержаних на їх основі, які застосовують у різноманітних технологічних системах: в теплообмінниках, змішувачах, затискних елементах технологічного оснащення, в нагрівальних елементах, в системах кріплення, для армування, для виготовлення розсіювачів освітлювальних приладів в електротехнічній промисловості тощо.

Дослідженням технологічних процесів виготовлення гвинтових заготовок займались А.З. Журавльов, А.Ю. Аверкієв, В.А. Єгоров, А.Е. Церна, С.Е. Рокотян, В.Е. Гурвиц, І.Я. Шифрін, Б.М. Гевко, С.Ф. Пилипака, Р.М. Рогатинський, М.І. Пилипець, Л.М. Данильченко, Д.Л. Радик, В.В. Васильків, О.Л. Ляшук, А.П. Драган, О.М. Лясота та ін.

Встановлено, що технологічні можливості існуючих пристроїв обмежені механізмами формоутворення, які дозволяють отримати один або два види ПГЗ. При дослідженні процесу розточування ПГЗ визначено вплив технологічних параметрів на величину деформації різця та його стійкість, проте залишаються не вирішеними питання деформації листового матеріалу ПГЗ та шорсткості обробленої поверхні.

На основі проведеного аналізу визначено наукові підходи та напрямки досліджень в якості вихідних для вирішення поставлених в роботі задач.

У другому розділі розроблено математичну модель ПГЗ, що пов'язана із технологічними параметрами процесів її формоутворення. За основу взято процес навивання профільної стрічки на оправу, записано рівняння, що описує поверхню ПГЗ у параметричній формі:

, (1)

де t - час; V2(t) - функція, що визначає форму твірної ПГЗ; r - змінний радіус ПГЗ; - кутова швидкість обертання оправи; 0 - початковий кут формування ПГЗ; A(t,r) - амплітуда гофр, що змінна у радіальному напрямку; k - кількість гофр на одному витку ПГЗ, V - швидкість пересування супорта верстата.

Встановлено, що r змінюється від Rв до RЗ, де Rв - внутрішній радіус ПГЗ, а RЗ - зовнішній радіус ПГЗ. У таблиці 1 представлено вплив функції V2(t) на форму твірної профільної гвинтової заготовки з позначеннями: l1 - параметр, що визначає кут нахилу прямої; b1, a1 -параметри, що визначають вид гіперболи; R - радіус кола; m - параметр, що визначає вид параболи; b2, a2 - - параметри, що визначають величини вісей еліпса.

Одним із основних способів виготовлення ПГЗ є формоутворення профільної стрічки формувальними інструментами та її навивання на оправу, основна перевага якого полягає у можливості одержання ПГЗ з малим внутрішнім радіусом. Для проектування технологічного оснащення для навивання ПГЗ виникає необхідність дослідження силових параметрів процесу.

Таблиця 1

Вплив функції V2(t) на форму твірної профільної гвинтової заготовки

Назва твірної; рівняння функції V2(t); рисунок ПГЗ

Парабола

Пряма

Пряма під кутом

Еліпс

Гіпербола

Коло

Схему процесу навивання профільної стрічки на оправу та її деформацію показано на рис. 1. Записано рівняння рівноваги частини профільної стрічки, що піддається деформації, та суму моментів:

;

; (2)

,

де - сила тертя між роликом та профільною стрічкою; - сила тертя між

Згідно проведених експериментальних досліджень, процес деформації профільної стрічки одночасно проходить по двох лініях згину 5 і 6. Напружено-деформований стан в цих місцях представлено як об'ємний стан напружень та плоский стан деформацій, що відповідає, розглянутому в наукових працях, процесу гнуття широкої стрічки, для якого відомі залежності для визначення моменту гнуття. Тому момент гнуття профільної стрічки на ребро визначено як суму моментів гнуття по лініях згину:

, (3)

де - момент гнуття по лінії згину 5; - момент гнуття по лінії згину 6.

При цьому, з достатньою для практичних розрахунків точністю, прийнято, що . Сили тертя FT1 і FT2 визначено відповідно до закону Амонтона-Кулона. Одержано розв'язок системи рівнянь (2):

; (4)

, (5)

де - приведений коефіцієнт тертя між притискним роликом та профільною стрічкою; - коефіцієнт тертя між оправою та ПГЗ.

Експериментальні дослідження показали, що максимальна сила гнуття притискним роликом виникає при початковій стадії деформування, тобто, коли кут дорівнює нулю. Записано розв'язок системи рівнянь (2) у спрощеному вигляді:

; (6)

; (7)

. (8)

Момент, який необхідно прикласти для обертання оправи, залежить від конструктивних особливостей оправ і в загальному випадку визначається за залежністю:

, (9)

де kM - коефіцієнт, що враховує конструктивні виконання оправи.

Схему способу виготовлення ПГЗ, а також пристрій для його реалізації представлено на рисунку 2. Для вільного виходу профільної стрічки із зони деформування формувальними інструментами, на одному із них формувальні зуби виконані під кутом відносно осі обертання формувального інструменту. Перевага способу полягає у можливості виготовлення циліндричних і конічних ПГЗ з радіусами широкого діапазону.

Основними параметрами, які враховуються при проектуванні пристроїв для виготовлення ПГЗ формувальними інструментами на токарних та інших верстатах, є радіальна сила деформації Pr та необхідний крутний момент Mk на формувальних інструментах. Згідно експериментальних даних радіальна сила деформації Pr досягає свого максимуму за найбільшої глибини деформування стрічки, тобто, коли центральна вісь формувального зуба проходить через центр протилежного формувального інструмента, тому розрахунок здійснено для цього випадку. Крайки формувальних зубів виконано циліндричними, оскільки вони найчастіше використовуються і мають найменший вплив при утворенні дефектів, пов'язаних із розривом матеріалу, чи пошкодженням поверхневого шару стрічки.

Радіальну силу деформації Pr знайдено за виразом:

, (10)

де Mд - момент деформації стрічки; Т - крок розміщення зубів; r1 - радіус заокруглення крайки зубів; с - середній кут контакту стрічки з крайкою зуба; 5 - коефіцієнт тертя між стрічкою і крайкою зуба.

Оскільки однією із основних геометричних характеристик профільної стрічки є висота гофри, знайдено зв'язок середнього кута контакту стрічки з крайкою зуба с та середньою глибиною деформації Нс:

, (11)

де s - товщина стрічки.

Визначено крутний момент на формувальних інструментах:

, (12)

де N1 - сила подачі профільної стрічки для формоутворення ПГЗ; 6 - коефіцієнт тертя між стрічкою і напрямною; R1 - зовнішній радіус формувальних інструментів; - кут розміщення зубів; l8 - відстань від центра інструмента до напрямної.

Cилу подачі N1 профільної стрічки в зону формоутворення визначено із умови рівноваги проекцій сил на вісь у,

, (13)

де P1 - зусилля формоутворення ПГЗ;- сила тертя між роликом і ПГЗ; P4 - проекція на вісь у сили деформації стрічки на крок; 1 - кут контакту ПГЗ із роликом.

Деформація стрічки проходить таким же чином, як і при навиванні на оправу,

тому остаточно силу подачі N1 профільної стрічки для формоутворення ПГЗ визначено за формулою:

, (14)

де - кут нахилу площини клина відносно горизонтальної площини xy; - кут тертя між ПГЗ і клином; L7 - відстань від зони деформації стрічки на крок до клина; -

- приведений коефіцієнт тертя між ПГЗ і роликом; - відстань від точки контакту ПГЗ з роликом до зони деформації формувальними інструментами.

Визначено допустимий мінімальний зовнішній радіус ПГЗ підчас формоутворення

із умови забезпечення стійкості профільної стрічки, втрата якої призводить до згинання профільної стрічки в дугу у вертикальній площині.

Для забезпечення стабільності процесу необхідно, щоб , де Pдоп - допустима сила, що визначається за залежністю:

, (15)

де - допустиме напруження на згин матеріалу стрічки.

Досліджено величину радіуса відпружинення R ПГЗ як різницю зовнішніх радіусів після і до відпружинення, величину якого визначено за залежністю:

, (16)

де - крок гофр на зовнішньому радіусі ПГЗ; Rв1 - внутрішній радіус ПГЗ до відпружинення; Rз1 - зовнішній радіус ПГЗ до відпружинення; 1 - кут нахилу площини гофри до відпружинення; l - довжина полички гофри; - кут відпружинення. Кут відпружинення визначають за відомими залежностями для гнуття.

Під час виготовлення ПГЗ методами деформування стрічкових заготовок не завжди забезпечується необхідна точність їх зовнішніх і внутрішніх діаметрів. Тому актуальним є введення операцій проточування в технологічний процес виготовлення ПГЗ. Розточування внутрішніх діаметрів ПГЗ можна проводити прохідними різцями як і для звичайних циліндричних поверхонь. Проте, цей процес має суттєві відмінності.

По-перше, ПГЗ характеризуються порівняно низькою жорсткістю, по-друге, вони відносяться до перервних поверхонь. Тому процес їх розточування пов'язаний із надзвичайно складними ударними формотворними процесами. Внаслідок цього виникає необхідність у побудові математичної моделі, яка б показувала характер деформації пружних елементів системи привід верстата-пристрій-деталь. Візуальну модель процесу розточування ПГЗ . Систему із приводу верстата, пристрою і деталі можна звести до еквівалентної багатомасової системи. До зосереджених мас, що оберта переміщення маси m1, яке дорівнює x5. Враховано наступне: ; ; ; , де 1 - деформація вала двигуна;

2 - деформація шпинделя; 3 - деформація ПГЗ і затискного елементу; 4 - деформація матеріалу ПГЗ в місці контакту із різцем, r2 - радіус розточування. На основі рівняння Лагранжа другого роду виведено систему рівнянь:

;

;

;

.

У системі рівнянь (17) не враховано вплив затухання коливальних процесів,

(1 - м/с; 2 - V=3 м/с; 3 - V=2,5 м/с)

оскільки проведено розрахунок перехідного процесу, що викликаний миттєвим прикладанням зовнішніх сил, тому найбільша деформація пружних елементів системи досягається в перший півперіод коливань, коли ефект затухання практично мало впливає на величину деформації.

Розв'язок системи нелінійних диференціальних рівнянь (17) проведено на ЕОМ із застосуванням стандартної підпрограми чисельного методу

Рунге-Кутта, результати якого показано на рис 7.

Згідно рис. 7 робимо висновок про доцільність підвищення швидкості різання V, оскільки при цьому зменшується величина деформації матеріалу ПГЗ.

У третьому розділі розроблено програму та методику експериментальних досліджень формоутворення й розточування ПГЗ. Наведено конструкції технологічного оснащення для здійснення технологічного процесу. Схему установки для виготовлення ПГЗ представлено на рис. 2, а на рис. 8 показано процес формоутворення ПГЗ. Зусилля формоутворення вимірювали динамометром, а радіальну силу деформації стрічки - методом тензометрії.

Під час деформації стрічки формувальними інструментами 1 відбувається пружне відхилення верхнього формувального інструмента вверх, який через торцевий отвір діє на контрольну вісь 7 і змінює кут її нахилу , що в свою чергу приводить до деформації тензобалки 4, на якій встановлено по напівмостовій схемі тензодавач 5, що приєднаний до тензостанції.

ПГЗ виготовляли із матеріалів: сталь 08кп, дюралюміній Д16, латунь Л63. Розточування ПГЗ виконували на верстаті 16К20. Для вимірювання шорсткості розточеної поверхні використовували профілограф-профілометр.

У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень виготовлення ПГЗ. В процесі формоутворення ПГЗ досліджували вплив геометричних параметрів стрічки на радіальну силу деформації стрічки підчас утворення гофр формувальними інструментами (рис.9) та на зусилля формоутворення ПГЗ роликом (рис. 10). При цьому встановлено основні змінні фактори: товщина стрічки s=0,5 - 1,1мм; ширина стрічки B=7 - 60мм; висота гофр H0=6 - 16мм. Експерименти, що пов'язані з формоутворенням ПГЗ, проводили згідно рандомізованої план-матриці повнофакторного експерименту із виведенням рівнянь регресій для визначення радіальної сили деформації формувальними інструментами. Рівняння регресії для визначення радіальної сили деформації стрічки із сталі 08кп:

(18)

Дослідження шорсткості поверхні внутрішнього діаметра ПГЗ із матеріалу сталь 08кп після розточування (рис. 11, 12) здійснювали згідно план-матриці повнофакторного експерименту типу ПФЕ 42 з дублюванням дослідів у нульовій точці.

При цьому змінювали фактори: швидкость різання V=200-300м/хв, подача S=0,1- 0,2 мм/об, глибина різання t=0,5 -1мм, товщина матеріалу ПГЗ s=0,5- 1мм.

За результатами статистичного оброблення даних експерименту представлено емпіричну залежність для визначення шорсткості поверхні при розточуванні:

. (19)

Розточування проводили різцем із такими параметрами: передній кут

=-10, задній кут =10, радіус заокруглення при вершині різця =0,5мм. Матеріал ріжучої частини різця Т15К6.

У п'ятому розділі представлено методику розрахунку пристроїв для формоутворення і розточування ПГЗ, запропоновано нові пристрої для токарного оброблення ПГЗ (рис.13) та для контролю конструктивних параметрів ПГЗ (рис. 14).

Представлено нові конструкції технологічного оснащення та інструментів для формоутворення ПГЗ.

Підтверджено ефективність результатів проведених досліджень на базі порівняльного аналізу технологічних процесів виготовлення дископодібних деталей на основі ПГЗ з розрахунком економічного ефекту та технологічної собівартості.

Точність пристрою для контролю конструктивних параметрів ПГЗ

ВИСНОВКИ

1. В дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що полягає у розробленні науково-практичних рекомендацій для проектування технологічних процесів виготовлення ПГЗ на основі ресурсозберігаючих технологій за рахунок удосконалення математичних і створення комп'ютерних моделей ПГЗ, що дозволить розширити технологічні можливості процесу виготовлення ПГЗ, а також зменшення матеріаломісткості та збільшення коефіцієнта використання матеріалів з пониженням собівартості їх виготовлення. Вирішення цієї задачі дозволяє зменшити витрати на виробництво ПГЗ, зробити його швидкопереналагоджуваним на широкий спектр типорозмірів ПГЗ відповідно до швидкозмінних потреб ринку. На основі патентного аналізу науково-технічних і патентних джерел встановлено, що технологічні можливості існуючих пристроїв обмежені механізмами формоутворення ПГЗ, що виконані для одержання одного чи двох їх видів.

2. Розроблено математичну модель поверхні ПГЗ з різною формою твірної, представлено зв'язок її параметрів із параметрами процесу формоутворення способом навивання на оправу. Вперше одержано аналітичні залежності для розрахунку силових параметрів розглянутого процесу. Досліджено процес деформації профільної стрічки на ребро з визначенням напружено-деформованого стану. На основі ресурсозберігаючих технологій запропоновано виготовляти ПГЗ, використовуючи універсальний пристрій, що дозволяє отримувати ПГЗ із стрічок зовнішнім радіусом від 40 до 500 мм з різною висотою гофр, шириною стрічки та кроку витків. Причому, переналагодження на інший типорозмір ПГЗ не потребує розбирання-складання механізмів формоутворення.

3. Досліджено функціонально-конструктивні та технологічні особливості виготовлення ПГЗ різними способами. Досліджено силові параметри формоутворення профільної стрічки формувальними інструментами. Розглянуто умову стійкості стрічки і мінімальний зовнішній радіус формоутворення ПГЗ при вільному і примусовому обертанні формувального ролика. Встановлено вплив приведеного коефіцієнта тертя та місця розміщення ролика на мінімальний зовнішній радіус ПГЗ, величина якого лежить в межах 30 - 70 мм. Досліджено відпружинення матеріалу ПГЗ із визначенням радіуса відпружинення, що враховано в проектуванні технологічного оснащення. Радіус відпружинення дорівнює від 1 до 11 мм для зовнішніх радіусів ПГЗ від 50 до 100 мм.

4. Представлені способи та пристрої для проточування ПГЗ. Проведено теоретичне моделювання динамічного процесу розточування ПГЗ прохідним різцем. На основі рівнянь руху встановлено величину деформації матеріалу ПГЗ в залежності від сили різання, швидкості та жорсткості деформованої частини. При збільшенні швидкості різання від 2,5 м/с до 6,5 м/с деформація матеріалу ПГЗ зменшується від 0,18 мм до 0,09 мм. Розв'язок системи нелінійних диференціальних рівнянь з початковими умовами проведено з використанням ПЕОМ і застосуванням чисельного методу Рунге-Кутта.

5. Для проведення експериментальних досліджень спроектовано та виготовлено пристрої для формоутворення ПГЗ різними способами з формувальними зубами евольвентної форми та прямокутної із заокругленням при вершині, які дозволяють отримувати ПГЗ із зовнішніми радіусами більшими 50мм. Пристрої використовувались для заміру величини радіальної сили деформації стрічки формувальними інструментами та сили формоутворення ПГЗ з використанням динамометрів та тензометрії. Запропоновано конструкцію пристрою виготовлення ПГЗ способом ротаційної деформації та нові формувальні інструменти.

6. Проведено експериментальні дослідження виготовлення ПГЗ з визначенням величини радіальної сили деформації стрічки та сили формоутворення ПГЗ залежно від геометричних параметрів ПГЗ для матеріалів сталь 08кп, дюралюміній Д16, латунь Л63, стрічок товщиною 0,5 - 1,1 мм, шириною 7 - 60 мм, висотою гофр 6 - 16 мм, зовнішнім радіусом 50 - 100 мм. За результатами статистичного оброблення результатів експериментів виведено рівняння регресій, що адекватно описують розглядуваний процес, на основі яких побудовано поверхні відгуку та двомірні їх перерізи.

7. Проведено експериментальні дослідження розточування внутрішнього діаметра ПГЗ з метою визначення залежності шорсткості поверхні від технологічних параметрів процесу: швидкості різання, подачі різця, глибини різання та товщини матеріалу ПГЗ. Представлено емпіричну залежність для визначення шорсткості поверхні, що адекватно описує процес в межах таких параметрів: швидкость різання 200 - 300 м/хв, подача 0,1 - 0,2 мм/об, глибина різання 0,5 - 1мм, товщина матеріалу ПГЗ 0,5 - 1мм. Шорсткість поверхні лежить в межах від Ra 4,5 до Ra 9.

8. Запропоновано методику розрахунку пристроїв для виготовлення ПГЗ, а також верстат для формоутворення ПГЗ способом навивання на оправу. Представлено нові конструкції пристроїв для проточування ПГЗ та контролю конструктивних параметрів ПГЗ з точністю 0,05 - 0,1 мм. Представлено нову технологію виготовлення тонколистових дископодібних деталей машин із фасонними впадинами та внутрішніми отворами на основі профільних гвинтових заготовок, яка забезпечує використання матеріалу в межах до 95...98%. Проведено техніко-економічне обґрунтування запропонованої технології порівняно з базовою, основаною на штампуванні. Технічну новизну розроблених способів та пристроїв захищено 8 деклараційними патентами України на корисні моделі. Результати досліджень частково впроваджено в ТОВ «ОСП Корпорація Ватра» та ВАТ «Ковельсільмаш» з річним економічним ефектом 3800 гривень.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дячун А. Є. Моделювання поверхні гвинтових гофрованих заготовок / А. Є. Дячун // Вісник Харківського національного технічного університету сільського господарства «Проблеми надійності машин та засобів механізації сільськогосподарського виробництва». - Х., 2007. - №51. - С. 326_331.

2. Дячун А. Є. Технологічні основи виготовлення гвинтових гофрованих заготовок методом навивання / А. Є. Дячун // Сільськогосподарські машини. Збірник наукових статей. - Луцьк, 2007. - №15. _ С. 124_129.

3. Дячун А. Є. Аналіз технологій виготовлення гвинтових гофрованих заготовок / А. Є. Дячун // Матеріали десятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету, 17-18 трав. 2006 р. : тези доп. - Тернопіль, 2006. - С. 34.

4. Дячун А. Є. Дослідження шорсткості поверхні при розточуванні внутрішнього діаметра гвинтових гофрованих заготовок / А. Є. Дячун // Матеріали дванадцятої наукової конференції Тернопільського державного технічного університету, 14-15 трав. 2008 р. : тези доп. - Тернопіль, 2008. - С. 38.

5. Гевко Б. М. Динаміка процесу розточування гвинтових гофрованих заготовок / Б. М. Гевко, А. Є. Дячун // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Тернопіль, 2008. _ Т.13, №1. - С. 70_79.

6. Драган А. П. Обґрунтування конструктивних параметрів формувальних інструментів для гофрованих заготовок / А. П. Драган, А. Є. Дячун // Надійність інструменту та оптимізації технічних систем. Збірник наукових праць. - Краматорськ, 2004. _ № 16. - С. 97_101.

7. Гевко Б. М. Динамічна модель профілювання робочих органів гнучких гвинтових конвеєрів при виготовленні і відновленні / Б. М. Гевко, І. Я. Новосад, А. Є. Дячун // Механізація та електрифікація сільського господарства. - Глеваха, 2007. -

№ 91. - С. 299_304.

8. Драган А. П. Технологічне забезпечення виготовлення гвинтових гофрованих заготовок / А. П. Драган, А. Є. Дячун // Науковий вісник Національного аграрного університету. - К., 2006. _ Ч.2,№ 92. - С. 136_139.

9. Кочубинська О. П. Методика визначення складової сили різання при проточуванні гвинтових робочих органів машин / О. П. Кочубинська,

10. А. Є. Дячун, О. В. Фльонц // Наукові нотатки. Міжвузівський збірник. - Луцьк, 2007. _ № 20. - С. 80_82.

11. Драган А. П. Обґрунтування параметрів технологічного процесу виготовлення гофрованих гвинтових заготовок / А. П. Драган, А. Є. Дячун // Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного університету. - Вінниця, 2006. _ № 25. - С. 187_193.

12. Драган А. П. Результати експериментальних досліджень формоутворення гвинтових гофрованих заготовок / А. П. Драган, А. Є. Дячун // Вісник Тернопільського державного технічного університету. - Тернопіль, 2006. _ Т.11, №3. - С. 86-91.

12. Дячун А. Є. Теоретичні передумови виготовлення гвинтових гофрованих заготовок способом прокатування і завивання / А. Є. Дячун,

О. П. Кочубинська // Прогресивні напрямки розвитку машино-приладобудівних галузей і транспорту. Матеріали міжнар. наук.- техн. конф. студ., асп. та молодих вчених, 12-16 трав. 2008 р. : тези доп. _ Севастополь, 2008. _ Т.1. - С. 50_52.

13. Драган А. П. Динамічна модель процесу розточування гофрованих гвинтових заготовок / А. П. Драган, А. Є. Дячун // Процеси механічної обробки в машинобудуванні. _ Житомир, 2006. - № 3. - С. 50_55.

14. Пат. №28466 Україна, МПК В21Н 3/00. Спосіб виготовлення гофрованих гвинтових заготовок / Дячун А. Є.; заявник і патентовласник Тернопільський державний технічний університет. - № u200708889 ; заявл. 01.08.07 ; опубл. 10.12.07, Бюл. №20.

15. Пат. №25496 Україна, МПК В21D 11/06. Пристрій для виготовлення гофрованих гвинтових заготівок / Дячун А. Є.; заявник і патентовласник ТОВ “ОСП Корпорація Ватра”. - № u200703679 ; заявл. 03.04.07 ; опубл. 10.08.07, Бюл. №12.

16. Пат. №23331 Україна, МПК В21Н 3/00. Спосіб виготовлення гвинтових гофрованих заготовок / Гевко Р. Б., Гевко Б. М., Дячун А. Є., Драган А. П., Новосад

І. Я.; заявник і патентовласник Тернопільський державний економічний університет. - № u200611180 ; заявл. 23.10.06 ; опубл. 25.05.07, Бюл. №7.

17. Пат. №6431 Україна, МПК В21Н 3/12. Спосіб виготовлення гофрованих гвинтових заготовок / Гевко І. Б., Драган А. П., Дячун А. Є.; заявник і патентовласник Тернопільський державний технічний університет. -

№ 20040806681 ; заявл. 10.08.04 ; опубл. 16.05.05, Бюл. №5.

18. Пат. №7813 Україна, МПК В21D 11/06. Верстат для виготовлення гвинтових гофрованих заготовок / Гевко Б. М., Дячун А. Є., Драган А. П.; заявник і патентовласник Тернопільський державний технічний університет. - №20041109456 ; заявл. 18.11.04 ; опубл. 15.07.05, Бюл. №7.

19. Пат. №22325 Україна, МПК В21D 11/06. Пристрій для навивання гофрованих гвинтових заготовок / Гевко Р. Б., Білик С. Г., Дячун А. Є., Драган А. П.; заявник і патентовласник Тернопільський державний економічний університет. - №u200610786 ; заявл. 12.10.06 ; опубл. 25.04.07, Бюл. №5.

20. Пат. №26885 Україна, МПК В21Н 3/00. Спосіб виготовлення гвинтових гофрованих заготовок / Гевко Р. Б., Драган А. П., Дячун А. Є., Гладьо Ю. Б.; заявник і патентовласник Тернопільський державний економічний університет. - №u200705899 ; заявл. 29.05.07 ; опубл. 10.10.07, Бюл. №16.

21. Пат. №22332 Україна, МПК В21D 11/06. Пристрій для виготовлення гофрованих гвинтових заготовок / Гевко Б. М., Гевко Р. Б., Дячун А. Є.; заявник і патентовласник Тернопільський державний економічний університет. - №u200610913 ; заявл. 16.10.06 ; опубл. 25.04.07, Бюл. №5.

АНОТАЦІЯ

Дячун А.Є. Обґрунтування параметрів технологічного процесу виготовлення профільних гвинтових заготовок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 - технологія машинобудування. - Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2008.

Робота присвячена розробленню прогресивних технологічних процесів виготовлення профільних гвинтових заготовок з відповідним технологічним оснащенням, що піддається швидкому переналагодженню на широкий спектр розмірів профільних гвинтових заготовок залежно від потреб ринку. Виведено аналітичні залежності для визначення конструктивних і силових параметрів процесів формоутворення профільних гвинтових заготовок різними способами. Розроблено математичну модель поверхні профільних гвинтових гофрованих заготовок, представлено зв'язок її параметрів з параметрами процесу формоутворення та надано конкретні приклади. Досліджено процес розточування профільних гвинтових заготовок з розробленням динамічної моделі цього процесу, яка надає можливість визначити величину деформації листового матеріалу профільної гвинтової заготовки залежно від технологічних параметрів. Експериментальним шляхом виведено емпіричну залежність шорсткості поверхні внутрішнього діаметра профільної гвинтової заготовки від технологічних факторів та товщини матеріалу при розточуванні. Досліджено відпружинення профільних гвинтових заготовок з визначенням радіуса відпружинення при формоутворенні різними способами. Представлено результати експериментальних досліджень впливу матеріалу та геометричних параметрів профільних гвинтових заготовок на зусилля формоутворення. Розроблено нові конструкції технологічного оснащення та методику їх розрахунку. Запропоновано нову технологію виготовлення дископодібних деталей машин з фасонними впадинами на основі профільних гвинтових заготовок, що значно підвищує коефіцієнт використання матеріалу.

Ключові слова: технологічний процес, профільна гвинтова заготовка, формоутворення, технологічне оснащення, розточування.

Дячун А.Е. Обоснование параметров технологического процесса изготовления профильных винтовых заготовок. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Тернопольский государственный технический университет имени Ивана Пулюя. - Тернополь, 2008.

Работа посвящена разработке прогрессивных технологических процессов изготовления профильных винтовых заготовок с соответствующей технологической оснасткой, которая поддается быстрому переналаживанию на широкий спектр размеров профильных винтовых заготовок в зависимости от потребностей рынка.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов, списка использованной литературы и приложений. В первом разделе проведен анализ известных в литературе результатов исследований технологических процессов формообразования профильных винтовых заготовок. Рассмотрены способы их изготовления, технологическая оснастка, сформулирована цель и задачи исследования.

В диссертации разработаны технологические основы изготовления профильных винтовых заготовок с определением силовых и конструктивных параметров процессов. Разработана математическая модель поверхности профильных винтовых заготовок, даны конкретные примеры, которые связаны с технологическими параметрами формирования профильных винтовых заготовок. Исследовано пружинение профильных винтовых заготовок при их формообразовании, что используется для проектирования технологической оснастки. Разработана динамическая модель процесса растачивания профильных винтовых заготовок, составлены уравнения движения для определения величины деформации листового материала профильных винтовых заготовок в зависимости от технологических параметров и жесткости элементов системы. Решение системы нелинейных дифференциальных уравнений проведено численным методом Рунге-Кутта. Установлены аналитические зависимости для определения характеристик процесса изготовления профильных винтовых заготовок.

Разработана программа и методика исследований технологических процессов формообразования и растачивания профильных винтовых заготовок, новая технологическая оснастка повышенной универсальности, которая позволяет изготавливать профильные винтовые заготовки различных размеров без разборки- сборки узлов оснастки.

Проведены полнофакторные эксперименты формообразования профильных винтовых заготовок из материалов сталь 08кп, дюралюминий Д16, латунь Л63 с измерением силовых параметров процесса, целью которых была проверка достоверности и определение степени точности полученных теоретических зависимостей. При этом варьировали такими факторами: толщина материала

0,5 - 1,1мм, ширина ленты 7 - 60мм, высота гофр 6 - 16мм, внешний радиус

50 -100мм. На основе четырехфакторного эксперимента выведена эмпирическая зависимость шероховатости поверхности при растачивании внутреннего диаметра профильных винтовых заготовок от технологических факторов и толщины материала.

Разработана инженерная методика определения основных конструктивных параметров оснастки при изготовлении профильных винтовых заготовок. Предложена новая технология изготовления дискообразных деталей машин на основе профильных винтовых заготовок, что значительно повышает коэффициент использования материала. Предложенные технические решения защищены 8 декларационными патентами Украины.

Ключевые слова: технологический процесс, профильная винтовая заготовка, формообразование, технологическая оснастка, растачивание.

Dyachun A.E. Substantiation of parameters of technological process of manufacturing profile spiral blanks. - Manuscript.

Dissertation on completion of graduate degree of candidate of engineering sciences in specialty 05.02.08 - mechanical engineering. - Ivan Pul'uj Ternopil State Technical University - Ternopil, 2008.

The work is dedicated to development of progressive technological processes of manufacturing profile spiral blanks with corresponding technological fixtures, which can be used for manufacturing of the wide range of dimensions of profile spiral blanks in according with demands of the market.

The technological bases of manufacturing profile spiral blanks with investigations of forces and design peculiarities are presented. The mathematical model of the surface of profile spiral blanks different types with concrete examples is given. The springback of profile spiral blanks during forming by different processes is investigated, that gives additional information during designing of technological devices. The dynamical model of the process boring internal surface of profile spiral blanks is developed. Such model allows revealing the influence of processing factors on the deformation and quality of surfaces being processed.

The roughness of surfaces during boring is investigated by the experimental method, on the data of which was received equation that exactly describes investigated process. The experimental results with parameters of forces of forming profile spiral blanks by different methods are presented.

The new constructions of fixtures for forming, boring and controlling of profile spiral blanks and engineering technique for designing of them are proposed. The new technology for manufacturing disk shaped details on the base of profile spiral blanks that significantly raising the coefficient of using material is presented.

Key words: technological process, spiral corrugated blank, forming, technological fixture, boring.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены