Повышение эффективности накатывания резьб

Разработаны математические модели влияния технологических факторов СИО резьб и профилей на глубину внедрения инструмента; степень и глубину упрочнения; установлено, что также как и при СИО плоских поверхностей наиболее значимыми параметрами при обработке резьб и профилей являются амплитуда, длительность, энергия ударного импульса и коэффициент перекрытия отпечатков. Подбор рациональных значений данных параметров с помощью разработанных моделей обеспечивают разработанные модели. Для формирования полного профиля резьбы в зависимости от шага и материала заготовки энергия деформирующих импульсов должна изменяться в пределах от 50 до 300 Дж.

Установлено, что глубина упрочнения при СИО резьбовых профилей в 2…3 раза выше, чем при традиционном накатывании. Износостойкость и контактная выносливость профилей, полученных СИО, в 1,7 раза выше, чем накатанных, а усталостная прочность выше в 1,2 раза, что позволяет сделать вывод о целесообразности применения СИО для формообразования и упрочнения тяжелонагруженных резьб и профилей.

Разработанные САПР резьбонакатного инструмента имеют современный, интуитивно понятный графический интерфейс и позволяют проектировать резьбонакатные инструменты повышенной стойкости без составления специальных программ и выполнения сложных вычислений, сокращая время на проектирование.

Техническая новизна разработанных на основе результатов проведенных исследований конструкций инструментов, оснастки и технологических процессов поверхностного пластического формообразования и упрочнения резьб и профилей подтверждена 38 патентами РФ на изобретение и свидетельством на регистрацию программы для ЭВМ. Результаты работы прошли апробацию на промышленных предприятиях в различных регионах Российской Федерации. Годовой экономический эффект от внедрения результатов исследований составляет более 2 млн. руб.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

Афонин, А.Н. Резьбонакатывание. Библиотека технолога. [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин. - М.: Машиностроение, 2009. - 312 с.

Афонин, А.Н. Информационно-аналитическое обеспечение упрочнения статико-импульсной обработкой [Текст] / А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.Н. Афонин, А.В. Волобуев. - М.: Машиностроение-1, 2009. - 170 с.

Афонин, А.Н. Сравнение твердости резьбовых профилей, полученных пластическим деформированием различными методами. [Текст] / Д.В. Бушенин, А.В. Киричек, А.Н. Афонин, И.Б. Кульков // Вестник машиностроения, 1999, №10. - С. 40-43.

Афонин, А.Н. Расчет профиля заборной части резьбонакатного инструмента [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, И.Б. Кульков // СТИН, 2000, №8, - С. 20-25.

Афонин, А.Н. Статико-импульсная обработка резьб и профилей [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Н. Зайцев // Известия ТулГУ Серия Машиностроение. Вып. 6, 2000. - С. 89-96.

Афонин, А.Н. Совершенствование технологии изготовления тяжело нагруженных резьбовых деталей [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Н. Зайцев, И.Б. Кульков // Справочник. Инженерный журнал. 2001, №7. - С. 23.

Афонин, А.Н. Обоснование выбора величины допусков на размеры витков заборной части резьбонакатных роликов [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Известия ТулГУ. Серия Технологическая системотехника. 2003. №1. - С. 209-216.

Афонин, А.Н. Внедрение комплексной САПР на основе T-Flex в ОАО «Московский инструментальный завод» [Текст] / А.Н. Косых, А.Н. Афонин // САПР и графика, 2003, №8. - С. 84-85.

Афонин, А.Н. Энергетические характеристики процесса статико-импульсной обработки. [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, Д.Л. Соловьев // СТИН, 2003, №8. - С. 31-35.

Афонин, А.Н. Влияние величины поля допуска витков заборной части на стойкость резьбонакатных роликов [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Н. Зайцев // Справочник. Инженерный журнал. 2004, №1. - С. 39-41.

Афонин, А.Н. Геометрическое моделирование процессов обработки давлением с локальным контактом инструмента и заготовки [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, К.В. Иванов // Кузнечно-штамповочное производство, 2004, №9. - С. 21-25.

Афонин, А.Н. Определение диаметра заготовок под накатывание резьбы с помощью систем 3D моделирования [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // СТИН. 2005, №6. - С. 28-30.

Афонин, А.Н. Технология изготовления резьбы на резьбонакатном инструменте [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Известия ТулГУ. Серия Инструментальные и метрологические системы. - 2005, Вып. 1. Ч. 1. - С. 189-192.

Афонин, А.Н. Комбинированное упрочнение тяжело нагруженных резьбовых соединений [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Упрочняющие технологии и покрытия, 2005, №6. - С. 31-35.

Афонин, А.Н. Применение T-Flex CAD для расчета и проектирования металлообрабатывающего инструмента. [Текст] / А.Н. Афонин // САПР и графика, 2005, №8. - С. 81-84.

Афонин, А.Н. Исследование напряженно деформированного состояния резьбонакатного инструмента и заготовки методом конечных элементов [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // СТИН, 2007, №7. - С. 21-25.

Афонин, А.Н Накатывание резьбы с замковым профилем [Текст] / А.В. Киричек, В.Н. Хромов, А.Н. Афонин, В.Н. Коренев, Д.А. Должиков // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007, №7. - С. 20-24.

Афонин, А.Н. Перспективы производства резьбонакатного оборудования и инструмента в Российской Федерации [Текст] / А.Н. Афонин // Упрочняющие технологии и покрытия, 2008, №7. - С. 50-53.

Афонин, А.Н. Моделирование нарезания резьбы с помощью метода конечных элементов [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2008, №4-2/272 (550). - С. 29-32.

Афонин, А.Н. Расчет скорости проскальзывания инструмента относительно заготовки при накатывании наружных конических резьб [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, Д.А. Должиков // Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы. Материалы междунар. научно-техн. конф. «Инструментальные системы машиностроительных производств». - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 147-149.

Афонин, А.Н. Моделирование процесса накатывания резьб с радиальной подачей в DEFORM 3D [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Г. Апальков, Д.А. Должиков // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2008, №2-3/270 (545). - С. 39-44.

Афонин, А.Н. Перспективы применения моделирования накатывания резьб методом конечных элементов для определения рациональных схем деформации [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Ю. Мерцалов / Известия ОрелГТУ. Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». 2009, №2-3/274 (560). - С. 94-99.

Афонин, А.Н. Автоматизированные системы моделирования технологических процессов в машиностроении [Текст] / А.Н. Афонин // Известия ОрелГТУ. Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». 2009, №3-2/275 (561). - С. 33-37.

Афонин, А.Н. Схемы деформирования при накатывании резьб [Текст] / А.Н. Афонин, А.В. Киричек // Известия ОрелГТУ. Серия «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». 2009, №6/278 (577). - С. 39-42.

Афонин, А.Н. Накатывание резьб нефтяного сортамента [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Упрочняющие технологии и покрытия, 2009, №7. - С. 7-11.

Афонин, А.Н. Методика моделирования накатывания внутренних резьб бесстружечными метчиками [Текст] / В.В. Саввин, А.В. Киричек, А.Н. Афонин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2010, №2/2-280. - С. 79-80.

Афонин, А.Н. Статико-импульсное упрочнение деталей передач [Текст] / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, А.Н. Афонин, С.А. Силантьев // Сб. материалов междунар. научно-техн. конф «Теория и практика зубчатых передач». Ижевск: ИжГТУ, 1998. - С. 363-368.

Афонин, А.Н. Влияние формы инструмента на энергетические характеристики ударного импульса при статико-импульсной обработке [Текст] / А.Г. Лазуткин, А.В. Киричек, Д.Л. Соловьев, С.А. Силантьев, А.Н. Афонин // Проектирование технологических машин: Сб. научн. трудов. Вып. 9. - М.: МГТУ «СТАНКИН». 1998. - С. 64-71.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Алгоритм расчета профиля заборной части резьбонакатного инструмента. // Сб. материалов научно-практ. конф. «Современные технологии в машиностроении». Пенза: «Приволжский дом знаний», 1999. - С. 103-106.

Киричек А.В., Афонин А.Н., Кульков И.Б. Расчет мгновенной площади пятна контакта инструмента и заготовки при накатывании резьб и профилей произвольной формы. // Сб. научн. трудов «Проектирование технологических машин». М.: МГТУ «Станкин», Вып. 19. 2000. - С. 65-74.

Афонин, А.Н. Контактная усталостная прочность резьбовых профилей, полученных различными методами [Текст] / А.В. Киричек, А.Н. Афонин, А.Н. Швецов, И.Б. Кульков // Сб. трудов 4-й междунар. научно-техн. конф. «Качество машин» Т.2. Брянск: БГТУ, 2001. - С. 114 - 116.

Киричек А.В., Афонин А.Н., Зайцев А.Н. Рациональный профиль заборной части инструмента для накатывания трапецеидальных резьб // Сб. материалов Междунар. научно-техн. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы технологии машиностроения» Орел: ОрелГТУ, 2002. - С. 126 - 128.

Афонин, А.Н. Влияние радиального биения резьбонакатных роликов на их стойкость. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2003, №3. - С. 32 - 35.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Определение мгновенной площади пятна контакта инструмента и заготовки при накатывании резьб путем 3D моделирования. // Современные технологии в машиностроении. Сб. матер. межвузовской научно-практ. конф. Набережные Челны: Изд-во КамПИ, 2004. - С. 17 - 21.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Перспективы применения методов теоретического расчета пластической деформации для исследования накатывания резьб. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. 2004, №1. - С. 32-33.

Киричек А.В., Афонин А.Н., Соловьев Д.Л. Экспериментальные измерительные комплексы для исследования процесса нагружения материала волной деформации. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение. 2004. №2. - С. 63-67.

Афонин, А.Н. Математическое моделирование полей напряжений и деформаций при резьбонакатывании. // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2005, №3. - С. 75-78.

Афонин, А.Н. Выбор рационального соотношения статической и динамической нагрузки на инструмент при поверхностном пластическом деформировании [Текст] /А.В. Киричек, Ю.С Степанов, Д.Л. Соловьев, А.Н. Афонин // Сб. материалов Междунар. практической. конф. - выставки «Технология ремонта, восстановления и упрочнения деталей машин, механизмов, оборудования, инструмента и технологической оснастки» СПб: СПбГПТУ, 2005. - С. 464 - 473.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Технология и инструмент для формообразования и упрочнения внутренних резьб статико-импульсной обработкой. // Ресурсосбережение - XXI век: Сб. материалов Междунар. Научно-практ. Конф. - Орел: Изд-во ОрелГАУ, 2005. - С. 56-61.

Афонин, А.Н. Сборный самоустанавливающийся ролик для накатывания предварительно нарезанной резьбы [Текст] / Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. // Изобретатели - машиностроению, 2006. №1. - С. 36-37.

Афонин, А.Н. Моделирование контактного взаимодействия при накатывании методом конечных элементов // «Гидродинамическая теория смазки - 120 лет»: Сб. матер. Междунар. научн. симпоз. Т.2. - М.: Машиностроение-1, Орел: ОрелГТУ, 2006. - С. 86 - 88.

Афонин, А.Н. САПР роликов повышенной стойкости для накатывания наружных резьб с осевой подачей // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2006, №1. - С. 52-55.

Афонин, А.Н. Напряженно-деформированное состояние инструмента и заготовки при накатывании круглых резьб // Известия ОрелГТУ. Машиностроение. Приборостроение, 2007, №1/265 (531). - С. 20-23.

Афонин, А.Н. Применение системы DEFORM 3D для исследования процессов накатывания резьб // Прикладные исследования в механике / Труды V научной конференции «Инженерные системы - 2007». Москва: МФТИ, 2007. - С. 277-280.

Афонин, А.Н. Применение графических методов в современных САПР металлообрабатывающих инструментов // Компьютерная интеграция производства и ИПИ технологии / Сб. матер. всероссийской научно-практ. конф. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 61.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния тел при поверхностно-объемной пластической деформации // Сб. статей по матер. Второй междунар. конф. «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». М.: ИМЕТ РАН, 2007. - С. 684-685.

Афонин, А.Н. Моделирование нарезания резьб в системе DEFORM // Труды Всероссийской научно-практ. конф. «Инженерные системы - 2008», М.: РУДН, 2008. - С. 153 - 156.

Афонин, А.Н. Определение рациональной схемы деформации при накатывании резьб с помощью системы DEFORM // Совершенствование процессов и оборудования обработки давлением в металлургии и машиностроении / Тематич. сб. научн. трудов междунар. конф. Краматорск: ДонГМА, 2008. - С. 76 - 78.

Афонин, А.Н. Системы автоматизированного проектирования резьбонакатного инструмента // Современные проблемы машиностроения. Труды IV международной научно-технической конференции. - Томск: Издательство ТПУ, 2008. - С. 584-587.

Киричек А.В., Афонин А.Н. Компьютерное моделирование комбинированной режуще-деформирующей обработки резьб // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности: материалы 6-й междунар. научно-техн. конф. Брянск: Изд-во БГТУ, 2008. - С. 208-209.

Афонин А.Н. САПР бесстружечных метчиков // Современные проблемы в технологии машиностроения; Сб. матер. всеросс. научно-практ. конф. - Новосибирск: НГТУ, 2009 г. - С. 51-54.

Афонин, А.Н. Математические модели полей напряжений и деформаций при накатывании резьб и профилей с динамическим нагружением инструмента // Сб. матер. междунар. научно-техн. конф. «Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении», Воронеж: ВГТУ, 2010. - С. 169 - 172.

Kirichek A.V., Afonin A.N. Engineering of thread rolling dies of high wear resistance // Proceedings 2010 Joint China-Russia Symposium on Advanced Materials and Processing Technologies, Harbin: Harbin Institute of Technology, 2010. - P. 137 - 143.

Патент РФ №2244580 (04) Метчик-волновод для статико-импульсного формообразования и упрочнения внутренних резьб. // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Бюл. №34, 10.12.04.

Патент РФ №2241579 (04) Способ статико-импульсного формообразования и упрочнения внутренних резьб и профилей // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Бюл. №34, 10.12.04.

Патент РФ №2252098 (04) Сборный ролик для накатывания предварительно нарезанной резьбы // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. Бюл. №14, 20.05.05

Патент РФ №2252099 (04) Способ резьбофрезерования с накатыванием // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Бюл. №14, 20.05.05.

Патент РФ №2253535 (04) Устройство для накатывания крупных наружных резьб // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. Бюл. №16, 10.06.05.

Патент РФ №2252845 (04) Способ накатывания внутренних резьб // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. Бюл. №15, 27.05.05.

Патент РФ №2253533 (04) Самораскрывающаяся резьбонакатная головка // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. Бюл. №16, 10.06.05.

Патент РФ №2253534 (04) Способ накатывания наружных резьб // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С., Кривцов В.И. Бюл. №16, 10.06.05.

Патент РФ №2277990 (05) Осциллирующие ролики для накатывания наружных резьб // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Фомин Д.С. Бюл. №17, 20.06.2006.

Патент РФ №2280527 (05) Способ статико-импульсного накатывания резьбы охватывающим инструментом // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афонин А.Н., Афанасьев Б.И., Цымай Ю.В. Фомин Д.С. Бюл. №21, 27.07.2006.

Патент РФ №2320471 (06) Способ статико-импульсной обработки винтов // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Афанасьев Б.И., Самойлов Н.Н., Афонин А.Н., Поляков А.В., Селеменев К.Ф., Фомин Д.С. Бюл. №9, 27.03.2008.

Патент РФ №2371273 (09) Способ накатывания наружных конических резьб // Степанов Ю.С., Киричек А.В., Афанасьев Б.И., Афонин А.Н., Должиков Д.А. Бюл. №8, 14.03.2009.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009610110 от 11.01.2009. Заявка №2008615132 от 05.11.2008. Расчет параметров статико-импульсной обработки / Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Жирков А.А., Афонин А.Н., Волобуев А.В.

Размещено на Allbest.ru