Повышение производительности и обеспечение качества виброударной обработки длинномерных деталей сложной формы на основе разработки новых технологических схем - Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Повышение производительности и обеспечение качества виброударной обработки длинномерных деталей сложной формы на основе разработки новых технологических схемРабота выполнена в ФГБОУ ВПО "Донской государственный технический университет" на кафедре "Технология машиностроения". Научный руководитель: Д. т. н., проф. каф. "Технология и конструкторско-технологическая информатика", ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК" "Автоматизированное проектирование машин и технологических процессов", ФГБОУ ВПО "Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Защита состоится "_3_" ___июля__ __2012___ г. в _14-00__ часов на заседании диссертационного совета Д 212.182.06 при ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК" по адресу: 302020, Россия, г.Целью работы является: разработка и исследование новых технологических схем виброударной упрочняющей обработки, обеспечивающей повышение производительности, качества, надежности и долговечности длинномерных деталей сложной конструкции. Разработку классификации длинномерных деталей сложной формы, подвергаемых виброударной обработке. Анализ существующих и разработка новых технологических схем виброударной обработки длинномерных деталей сложной конфигурации Предмет исследований: закономерности формирования качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств при виброударной упрочняющей обработке длинномерных деталей и выявление основных факторов, влияющих на эти закономерности. Научная новизна состоит в: Научная новизна представленной диссертационной работы заключается в следующем: 1) разработаны новые технологические схемы для осуществления одновременной виброударной упрочняющей обработки партии длинномерных деталей сложной конфигурации, применение которых обеспечивает необходимую равномерность обработки, достижение требуемых параметров качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств при высокой производительности процесса;В первой главе представлен анализ состояния исследуемой проблемы - повышения интенсивности, производительности и равномерности обработки длинномерных деталей сложной формы (на примере лонжерона лопасти рулевого винта вертолета); Обзор исследований в области виброударной обработки показывает, что использование технологических режимов обработки (амплитуда, частота колебаний, продолжительность процесса и другие факторы) в полной мере не решает задачу оптимизации и интенсификации протекания процесса, особенно при обработке деталей сложной формы, с высокими или особыми требованиями к качеству поверхностного слоя. С целью реализации рассмотренных схем разработаны конструкции многоместных приспособлений для обработки деталей в свободном (рис 3, а) и закрепленном состоянии (рис 3, б). С целью реализации рассмотренных схем разработаны конструкции многоместных приспособлений для обработки деталей в свободном (рис 3, а) и закрепленном состоянии (рис 3, б). Приобретение кинетической энергии телом Мс (средой шаров) при виброударном нагружении сопровождается рассеянием энергии, определяемым известным выражением: , (1) где Е0 - передаваемая сыпучей средой стальных шаров энергия; En - величина энергии после прохождения импульсом n слоев; k - коэффициент, характеризующий потери энергии при прохождении одного слоя. а) б) Изменение микротвердости поверхностного слоя образцов-свидетелей после обработки в приспособлении без закрепления: 1 - образцы, расположенные на наружных поверхностях; 2 - образцы, расположенные на внутренних поверхностяхВ представленной научно-квалификационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические решения, направленные на повышение качества и производительности виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы, имеющая существенное значение для развития упрочняющей технологии в машиностроении. Разработаны технологические схемы виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы, обеспечивающие повышение интенсивности и производительности процесса, применение которых возможно при проектировании технологических процессов ВИУО в условиях различных типов производства. Установлено, что закрепление лонжерона в решетчатом отсеке приводит к значительному повышению скорости круговой подачи (проворачивания) оснастки (Skp =0,5-0,6 об/мин) по сравнению с обработкой без закрепления (Skp =0,3-0,4 об/мин). Определены технологические возможности разработанных технологических схем; обработка с закреплением детали обеспечивает достижение параметров качества поверхности: Ra = 0,9…1,5 мкм, H? =510…550 МПА; ?о =350…400МПА; свободная обработка с применением приспособления: Ra =1…1,25 мкм, H? =520…540 МПА; ?о =150…200 МПА; Разработаны рекомендации по проектированию технологических операций виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей и произведена технико-экономическая оценка реализации результатов исследований.

Основное содержание работы

В представленной научно-квалификационной работе изложены научно обоснованные технические и технологические решения, направленные на повышение качества и производительности виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы, имеющая существенное значение для развития упрочняющей технологии в машиностроении.

Разработаны технологические схемы виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы, обеспечивающие повышение интенсивности и производительности процесса, применение которых возможно при проектировании технологических процессов ВИУО в условиях различных типов производства.

Исследованы основные закономерности виброударной упрочняющей обработки по разработанным схемам. Оптимальными режимами осуществления процесса для достижения требуемых параметров качества поверхности являются: А = 3,5 мм; f = 30 Гц; dш = 7-8 мм; технологическая жидкость - 1 % водный раствор кальцинированной соды.

Исследован характер движения деталей в рабочей камере при их различной установке в приспособлении. Установлено, что закрепление лонжерона в решетчатом отсеке приводит к значительному повышению скорости круговой подачи (проворачивания) оснастки (Skp =0,5-0,6 об/мин) по сравнению с обработкой без закрепления (Skp =0,3-0,4 об/мин).

Определены технологические возможности разработанных технологических схем; обработка с закреплением детали обеспечивает достижение параметров качества поверхности: Ra = 0,9…1,5 мкм, H? =510…550 МПА; ?о =350…400МПА; свободная обработка с применением приспособления: Ra =1…1,25 мкм, H? =520…540 МПА; ?о =150…200 МПА;

Проведены сравнительные усталостные испытания с использованием образцов-свидетелей изготовленных из алюминиевого сплава АВТ-1, обработанных по предлагаемым технологическим схемам. Анализ результатов испытаний показал возможность достижения требуемых согласно техническим условиям параметров упрочненного слоя, обеспечивающих повышение долговечности деталей работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

Предложена математическая модель распространения энергии в технологической системе виброударной обработки, рассматривающая сущность передачи ударного импульса от источника виброударного воздействия через многокомпонентную технологическую систему конструктивных элементов (в том числе гибкий элемент в виде среды стальных шаров) на обрабатываемую поверхность в виде деформации поверхностного слоя. Модель представляет возможность прогнозирования результатов обработки с учетом энергии виброударного воздействия (A, f, t).

Разработаны рекомендации по проектированию технологических операций виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей и произведена технико-экономическая оценка реализации результатов исследований. Экономический эффект от внедрения новой технологической схемы обработки лонжерона лопасти рулевого винта вертолета, предложенной в работе, ожидается за счет снижения трудоемкости, энергозатрат, стоимости изготовления основного оборудования (технологической оснастки) составляет 5 986301 рублей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ: 1. Разработка и исследование технологических схем многопозиционной виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей сложной формы / Н.С. Коваль, П.Д. Мотренко // Вестник ДГТУ. - 2011, № 3. - 0,2 п. л. (лично автором 0,1 п. л.)

2. Исследование технологических схем многопозиционной виброударной упрочняющей обработки лонжерона лопасти рулевого винта вертолета. / Н.С. Коваль, А.П. Бабичев // Вестник РГАТА имени П.А. Соловьева - 2011, № 2 (21). - 0,25 п. л. (лично автором 0,1 п. л)

3. Технологические испытания опытной конструкции многоместного приспособления для виброударной упрочняющей обработки длинномерных деталей. / Н.С. Коваль, Бабичев А.П. // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии (Орел ГТУ). - 2011, № 6-2 (291). - 0,3 п. л. (лично автором 0,1 п. л)

4. Влияние режимов виброударной обработки на параметры качества поверхности деталей установленных в приспособление / Н.С. Коваль, Бабичев А.П. // Упрочняющие технологии и покрытия - 2012, № 3 - 0,2 п. л. (лично автором 0,1 п. л) Другие публикации: 5. Адресная виброударная упрочняющая обработка деталей сложной формы. / Коваль Н. С, И.Л. Вяликов // Миссия молодежи в науке: материалы научно-практической конференции: 2010г. - г. Ростов-на-Дону. - 0,3 п. л., (лично автором 0,15 п. л)

6. Повышение усталостной прочности длинномерных деталей сложной формы. / Коваль Н. С, А.П. Бабичев // Вопросы вибрационной технологии: материалы международного научно-технического семинара "Применение низкочастотных колебаний в технологических целях": 2011г. - г. Ростов-на-Дону. - 0,25 п. л., (лично автором 0,1 п. л)

7. Исследование и технологическое применение ударноволновых процессов при упрочняющей обработке силовых деталей высокотехнологичных изделий. / Коваль Н. С, А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко // Вопросы вибрационной технологии: материалы международной научно-технической конференции "Методы отделочно-упрочняющей и стабилизирующей обработки ППД в технологии изготовления деталей машин, приборов и инструментов": 2010г. - г. Ростов-на-Дону. - 0,3 п. л., (лично автором 0,1 п. л)

8. Влияние характеристики рабочей среды на формирование параметров качества поверхности длинномерных деталей сложной формы при виброударной обработке с применением многоместного приспособления. / Коваль Н. С, А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко // Шлифабразив 2011: материалы международной научно-технической конференции "Шлифабразив 2011": 2011г. - г. Волжский.0,2 п. л., (лично автором 0,05 п. л)

9. Технологические схемы виброударной обработки деталей сложной формы. / Коваль Н. С, А.П. Бабичев, П.Д. Мотренко // Lap Lambert Academic Publishing GMBH&Co. KG: 2011г.3,93п. л. (лично автором 1,3 п. л)

Размещено на .ru