Визначення похибок базування заготовок у верстатних пристроїв залежно від їх параметрів. Визначення пружних переміщень у базуючих модулях, що виникають під дією сил різання, шляхом дослідження напружено-деформованого стану методом скінченних елементів.
При низкой оригинальности работы "Вибір оптимальних компоновок верстатних пристроїв для верстатів з числовим програмним керуванням", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
У структурі технологічної підготовки виробництва частка часу, повязаного з проектуванням та виготовленням ВП, становить 80-90%, а витрати досягають 10-20% від вартості обладнання, що свідчить про важливу роль ВП у забезпеченні випуску конкурентоспроможної продукції. Існуючі системи збірних ВП не здатні у повному обсязі забезпечити ефективне використання верстатів з ЧПК у багатономенклатурному виробництві, що повязано з великими фінансовими затратами та значними витратами часу на переналагодження при переході до обробки деталей іншого типорозміру. Тема дисертаційної роботи є частиною наукового напрямку кафедри “Технологія машинобудування та металорізальні верстати” Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”, повязаного з розробленням методів та систем моделювання обєктів та процесів, а також відповідає науковому напрямку кафедри “Технологія машинобудування, верстати та інструменти” Сумського державного університету у рамках завдання фундаментальної держбюджетної НДР МОН України “Розробка та дослідження технологічних методів обробки поверхонь, пристроїв для їх реалізації та оптимізація технологічних рішень” (ДР № 0106U013013), в якій здобувач був виконавцем окремих етапів. При цьому отримано такі нові результати: - розроблено математичну модель синтезу компоновок ВП шляхом багатокритеріальної оптимізації на основі множини сформованих конкуруючих варіантів, яка дозволяє здійснювати вибір оптимальних компоновок ВП для верстатів з ЧПК з урахуванням виробничих умов; у результаті аналітичних та експериментальних досліджень на прикладі обробки валів доведено доцільність застосування системи УЗПП для обробки деталей на універсальних та багатоцільових верстатах з ЧПК в умовах багатономенклатурного виробництва з метою скорочення підготовчо-заключної складової норми часу, повязаної з переналагодженням ВП на обробку деталей заданої номенклатури.Кожний конструктивний елемент характеризується заданою конструктором геометричною формою, розмірами і призначенням. Під функціональним модулем розуміємо самостійну частину ВП, яка складається з деталей і складальних одиниць, обєднаних єдиним функціональним призначенням. IMG_3fe67f55-1cab-4997-90cb-1fc742ec2f36 . Технічні обмеження на вибір компоновки ВП у процесі оптимізації такі: похибка установлення заготовки не повинна перевищувати допустиму величину IMG_0b05408f-0d11-49bd-b8d9-fb01b922f174 шт., визначено, що найвигіднішою компоновкою ВП для встановлення валів є компоновка зі структурною формулою СФ-22-41.308/308/253.0-238.1, яка складається з базової плити (код 22), двох призм (код 308), бокової опори (код 253) та притискача (код 238), і характеризується такими критеріальними оцінками: IMG_6e752db1-5b5b-4e42-8c7c-a9563c03cc26 мм; У системі УЗПП з метою скорочення витрат часу на складання компоновок ВП переважно використовуються не окремі деталі, як, наприклад, у комплектах елементів систем УЗП, УЗПМ, УЗПО, ЗРП, а функціональні модулі, до складу яких входять деталі та складальні одиниці, що мають однакове функціональне призначення.Розроблено систему багатокритеріальної оптимізації, яка базується на ієрархічній структурі конструкції ВП, для вибору найвигідніших компоновок ВП з урахуванням конструктивно-технологічних характеристик функціональних елементів і виробничих умов на основі множини сформованих конкуруючих варіантів. Теоретично обґрунтовано доцільність розроблення системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв (УЗПП) для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК, яка дозволяє в умовах багатономенклатурного виробництва скоротити непродуктивні витрати часу, повязані з переналагодженням компоновок ВП для обробки деталей інших типорозмірів, підвищити ступінь гнучкості, зменшити металомісткість та вартість комплекту ВП. Запропоновано та запатентовано систему конструкцій функціональних елементів для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК, які характеризуються високим ступенем гнучкості та рівнем уніфікації, забезпечують підвищення продуктивності при переналагодженні ВП і задану точність обробки деталей, а також підвищують точність складання компоновок ВП за рахунок застосування запропонованого способу беззазорного базування елементів. Розмірний аналіз запропонованої конструкції базуючої призми підтвердив, що похибка базування валів залежить від точності виготовлення елементів, які забезпечують її переналагодження, та дорівнює ТАД = 0,07 мм, що дозволяє рекомендувати запропоновану базуючу призму для напівчистової обробки валів на свердлильних та фрезерних верстатах з ЧПК. Результати моделювання напружено-деформованого стану базуючих модулів при напівчистовому фрезеруванні лисок кінцевими і циліндричними фрезами показали, що величини пружних переміщень однакові для запропонованої базуючої призми та стандартної жорсткої опорної призми та знаходяться у межах 0,002-0,008 мм залежно від місця обробки лиски на валу.
План
Основний зміст роботи
Вывод
У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-практична задача підвищення ефективності використання універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК в умовах багатономенклатурного виробництва шляхом вибору оптимальних компоновок ВП.
1. Розроблено систему багатокритеріальної оптимізації, яка базується на ієрархічній структурі конструкції ВП, для вибору найвигідніших компоновок ВП з урахуванням конструктивно-технологічних характеристик функціональних елементів і виробничих умов на основі множини сформованих конкуруючих варіантів.
2. Теоретично обґрунтовано доцільність розроблення системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв (УЗПП) для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК, яка дозволяє в умовах багатономенклатурного виробництва скоротити непродуктивні витрати часу, повязані з переналагодженням компоновок ВП для обробки деталей інших типорозмірів, підвищити ступінь гнучкості, зменшити металомісткість та вартість комплекту ВП.
3. Запропоновано та запатентовано систему конструкцій функціональних елементів для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК, які характеризуються високим ступенем гнучкості та рівнем уніфікації, забезпечують підвищення продуктивності при переналагодженні ВП і задану точність обробки деталей, а також підвищують точність складання компоновок ВП за рахунок застосування запропонованого способу беззазорного базування елементів.
4. Розроблено математичні залежності для визначення похибок базування заготовок валів в універсально-збірних переналагоджуваних пристроях з урахуванням їх конструктивних параметрів та граничних розмірів заготовок у партії. Встановлено, що при базуванні валів діаметрами 30-50 мм з базовими поверхнями, обробленими за квалітетами IT6…IT11, у запропонованій базуючій призмі похибка базування знаходиться у межах 0,003-0,052 мм.
5. Розмірний аналіз запропонованої конструкції базуючої призми підтвердив, що похибка базування валів залежить від точності виготовлення елементів, які забезпечують її переналагодження, та дорівнює ТАД = 0,07 мм, що дозволяє рекомендувати запропоновану базуючу призму для напівчистової обробки валів на свердлильних та фрезерних верстатах з ЧПК.
6. Результати моделювання напружено-деформованого стану базуючих модулів при напівчистовому фрезеруванні лисок кінцевими і циліндричними фрезами показали, що величини пружних переміщень однакові для запропонованої базуючої призми та стандартної жорсткої опорної призми та знаходяться у межах 0,002-0,008 мм залежно від місця обробки лиски на валу. При чорновій обробці лисок величини пружних переміщень не перевищують 0,016 мм для стандартної жорсткої опорної призми та 0,024 мм - для запропонованої базуючої призми. Враховуючи, що допуск на виконуваний розмір для діапазону діаметрів 30-50 мм при чорновій обробці дорівнює 0,16 мм, а напівчистовій - 0,1 мм, відзначаємо досить високі точнісні можливості запропонованої конструкції.
7. Експериментально підтверджено досить високу точність обробки ступінчастих валів у запропонованій базуючій призмі при напівчистовій та чорновій обробці кінцевими фрезами, а також напівчистовій обробці циліндричними фрезами, при яких величини похибок обробки однакові порівняно зі стандартною жорсткою опорною призмою і не перевищують 0,01 мм. При чорновій обробці циліндричними фрезами похибки обробки у порівнюваних призмах близькі і не перевищують 0,02 мм для стандартної жорсткої опорної призми та 0,03 мм - для запропонованої базуючої призми.
8. Результати досліджень впроваджено у виробництво виробів насосного обладнання на БВО “Суми” СРНУ ВАТ “Укртранснафта”, ВАТ “Сумський завод “Насосенергомаш”, НВП “Насостехкомплект”. Виробничі випробування підтвердили ефективність запропонованої системи УЗПП, а саме: точність обробки заготовок при застосуванні запропонованої базуючої призми відповідає напівчистовій обробці деталей, підготовчо-заключний час, повязаний з переналагодженням, скоротився у середньому в 11 разів порівняно із застосуванням стандартних жорстких опорних призм, кількість елементів у комплекті зменшилася з 10 до 2. Економічний ефект, підтверджений відповідними актами, склав 31915 грн.
Список литературы
1. Иванов В. А. Универсально-сборные переналаживаемые приспособления / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Вестник машиностроения. - М. : Машиностроение, 2008. - № 11. - С. 46-50.
Здобувачем запропоновано та обґрунтовано доцільність створення системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв, розроблено структуру запропонованої системи.
2. Ivanov V. A. Universal-composite adjustable machine-tool attachments / V. E. Karpus’, V. A. Ivanov // Russian Engineering Research. - New York : Allerton Press, 2008. - Vol. 28, No. 11. - P. 1077-1083.
Здобувачем сформульовано основні вимоги, що висуваються до ВП для верстатів з ЧПК, та способи їх досягнення. Обґрунтовано переваги універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв перед іншими системами ВП.
3. Иванов В. А. Производительность многоцелевых станков / В. Е. Карпусь, А. В. Котляр, В. А. Иванов, Д. А. Миненко // Авиационно-космическая техника и технология. - Харків : НАУ ім. Н.Е. Жуковського “ХАІ”, 2007. - № 7 (43). - С. 198-201.
Здобувачем визначено причини виникнення витрат часу при переналагодженні ВП для багатоцільових верстатів та запропоновано шляхи їх скорочення.
4. Иванов В. А. Обоснование выбора системы приспособлений в серийном производстве / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Високі технології в машинобудуванні. - Харків : НТУ “ХПІ”, 2008. - Вип. 1 (16). - С. 125-134.
Здобувачем проаналізовано системи ВП та запропоновано шляхи їх удосконалення відповідно до умов сучасного виробництва.
5. Иванов В. А. Высокопроизводительная оснастка для станков с ЧПУ / В. Е. Карпусь, А. В. Котляр, В. А. Иванов // Прогресивні технології і системи машинобудування : міжнар. зб. наук. праць. - Донецьк : ДОННТУ, 2008. - Вип. 36. - С. 71-75.
Здобувачем обґрунтовано доцільність застосування розробленої конструкції розтискної оправки з метою підвищення ефективності використання верстатів.
6. Иванов В. А. Конструктивно-технологическое обеспечение эффективной эксплуатации станков с ЧПУ / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов, А. В. Котляр // Авиационно-космическая техника и технология. - Харків : НАУ ім. Н.Е. Жуковського “ХАІ”, 2008. - № 7 (54). - С. 32-35.
Здобувачем обґрунтовано доцільність застосування функціональних модулів для базування валів, корпусних деталей та деталей з криволінійними поверхнями при обробці на верстатах з ЧПК.
7. Иванов В. А. Современные требования к технологической оснастке станков с ЧПУ / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків : НТУ “ХПІ”, 2008. - № 22. - С. 23-35.
Здобувачем розроблено класифікації переналагоджуваних ВП та механізмів регулювання установочних елементів, запропоновано математичні залежності для визначення часу регулювання установочних елементів від їх параметрів.
8. Иванов В. А. Исследование напряженно-деформированного состояния установочных элементов станочных приспособлений / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Резание и инструмент в технологических системах : междунар. научно-техн. сб. - Харьков : НТУ “ХПИ”, 2008. - Вип. 75. - С. 141-147.
Здобувачем досліджено напружено-деформований стан установочних елементів збірних та переналагоджуваних ВП при різних методах обробки корпусних деталей.
9. Иванов В. А. Структура механизмов регулирования зажимных элементов переналаживаемых установочно-зажимных приспособлений / В. А. Иванов // Труды Одесского политехнического университета : научный и произв.-практ. сб. - Одесса : ОНПУ, 2008. - Вып. 2 (30). - С. 47-51.
10. Иванов В. А. Технологическая оснастка для токарных станков с ЧПУ / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов, А. В. Котляр // Вісник Сумського державного університету. Серія “Технічні науки”. - Суми : Вид-во СУМДУ. - 2008. - № 3. - С. 25-28.
Здобувачем досліджено вплив запропонованої конструкції токарного самоцентруючого патрона на підвищення продуктивності обробки деталей на верстатах з ЧПК.
11. Іванов В. О. Вдосконалення системи збірних верстатних пристроїв / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов // Наукові нотатки : міжвузівський зб. (за напрямом “Інженерна механіка”). - Луцьк : ЛНТУ, 2009. - Вип. 24. - С. 256-264.
Здобувачем обґрунтовано подальші шляхи удосконалення збірних ВП, виконано аналітичне дослідження похибок базування валів у призмах.
12. Іванов В. О. Експериментальні дослідження ефективності технологічного оснащення для верстатів з ЧПК / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, О. В. Котляр, М. С. Іванова // Наукові нотатки : міжвузівський зб. (за напрямом “Інженерна механіка”). - Луцьк : ЛНТУ, 2009. - Вип. 25, Ч. 1. - С. 161-166.
Здобувачем експериментально досліджено точнісні можливості запропонованої конструкції базуючої призми при обробці ступінчастих валів на фрезерних верстатах з ЧПК.
13. Іванов В. О. Дослідження напружено-деформованого стану елементів технологічної оснастки / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, О. В. Котляр // Прогресивні технології і системи машинобудування : міжнар. зб. наук. праць. - Донецьк :ДОННТУ, 2009. - Вип. 38. - С. 99-105.
Здобувачем визначено пружні переміщення у базуючих модулях для встановлення ступінчастих валів, які виникають під дією сил різання.
14. Іванов В. О. Вибір базуючих модулів для установлення валів при обробці на свердлильно-фрезерно-розточувальних верстатах / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, К. С. Вараксіна // Резание и инструмент в технологических системах : междунар. науч.-техн. сб. - Харьков : НТУ “ХПИ”, 2009. - Вып. 76. - С. 55-62.
Здобувачем визначено похибки базування валів у базуючих модулях за теорією розмірних ланцюгів, розроблено математичні формули для визначення часу переналагодження базуючих модулів при зміні типорозміру заготовок.
15. Іванов В. О. Швидкопереналагоджувана технологічна оснастка / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, О. В. Котляр // Авиационно-космическая техника и технология. - Харків : НАУ ім. Н.Е. Жуковського “ХАІ”, 2009. - № 10 (67). - С. 78-81.
Здобувачем запропоновано швидкопереналагоджувані базуючі модулі для установлення корпусних деталей, а також затискний модуль для закріплення заготовок при обробці на верстатах з ЧПК.
26. Пат. на корисну модель № 44718 Україна, МПК (2006) В23В 39/00. Самоцентруюча збірна втулка для беззазорного базування елементів верстатних пристроїв / Карпусь В.Є., Іванов В.О.; заявник та власник патенту Нац. техн. ун-т “ХПІ”. - № u 2009 04846; заявл. 18.05.09; опубл. 12.10.09, Бюл. № 19.
Здобувачем розроблено конструкцію самоцентруючої збірної втулки для беззазорного базування елементів ВП.
27. Иванов В. А. Повышение эффективности технологической оснастки станков / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов, А. В. Котляр, А. Н. Цымбал // Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-12) : матер. 12-й Междунар. науч.-техн. конф., 15-17 октября 2007 г., Тула. - Тула : Изд-во ТУЛГУ, 2007. - С. 214-217.
Здобувачем запропоновано перспективні напрямки підвищення ефективності застосування ВП в умовах багатономенклатурного виробництва.
28. Иванов В. А. Оптимизация выбора установочно-зажимных приспособлений для станков с ЧПУ / В. Е. Карпусь, В. А. Иванов // Современные проблемы машиностроения : труды IV Междунар. науч.-техн. конф., 26-28 ноября 2008 г., Томск. - Томск : Изд-во ТПУ, 2008. - С. 627-632.
Здобувачем запропоновано математичну модель для багатокритеріального вибору оптимальних компоновок ВП.
29. Іванов В. О. Шляхи розширення технологічних можливостей металорізальних верстатів / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, О. В. Котляр, М. С. Іванова // Настоящи изследвания - 2009 : матер. за 5-та междунар. научна практ. конф., 17-25 януари 2009 г., София, Болгария. - София : Бял ГРАД-БГ ООД, 2009. - Т. 13. - С. 42-44.
Здобувачем обґрунтовано доцільність застосування системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв для обробки деталей на верстатах з ЧПК.
30. Іванов В. О. Аналіз пружних деформацій елементів технологічної оснастки верстатів з ЧПК / В. Є. Карпусь, В. О. Іванов, О. В. Котляр // Aktualne problemy nowoczesnych nauk - 2009 : materialy V miedzynarodowej naukovi-praktycznej konferencji, 07-15 czerwca 2009 roku, Przemysl, Poland. - Przemysl : Nauka i studia, 2009. - Vol. 22. - P. 55-59.
Здобувачем досліджено вплив пружних деформацій, які виникають при обробці деталей, на точнісні можливості компоновок ВП.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
