автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Разработка методики управления технологическим наследованием отклонений формы прецизионных деталей двигателей ЛА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «МАТИ» - Российский государственный технологический университет _им. К. Э. Циолковского_

На правах яукописи Экз № IV

ПАТРАКОВ Дмитрий Николаевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ НАСЛЕДОВАНИЕМ ОТКЛОНЕНИЙ ФОРМЫ ПРЕЦИЗИОННЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ ЛА

Специальность: 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели

и энергоустановки летательных аппаратов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Диссертационная работа выполнена на кафедре 'Технология производства двигателей летательных аппаратов" ГОУ ВПО "МАТИ" - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского.

Научный руководитель Оппоненты

Ведущее предприятие

доктор технических наук, профессор СОКОЛОВ В.П.

доктор технических наук, профессор КРЫМОВ В.В.

доктор технических наук, профессор ПОПОВ В.Г.

ОАО «МПО им. И. Румянцева»

Защита диссертации состоится « 28 » декабря 2006г. в 15-00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.02 в ГОУ ВПО "МАТИ"-Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского по адресу: 109240, г. Москва, Берниковская наб., д.14, стр. 2

Отзыв на автореферат в двух экземплярах (заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 121552, Москва, ул. Оршанская, д. 3, "МАТИ"- Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского.

Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.110.02.

Автореферат разослан « 2006г.

Ученый секретарь диссертационного Совета Д 212.110.02.

кандидат технических наук, доцент

Силуянова М.В.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. В современном машиностроении существует проблема уменьшения выхода брака и повышения качества, надежности и долговечности деталей двигателей летательных аппаратов (ДЛА). Эта проблема особенно актуальна для производства прецизионных деталей в современном авиационном и космическом двигателестроении. "Жесткие" допуски, назначаемые конструкторами и исчисляемые для прецизионных деталей микрометрами, с трудом обеспечиваются с помощью имеющихся технологических систем. В процессе выполнения операций происходят различные изменения, которые в поверхностном слое деталей могут сохранять (наследовать) определенные свойства и параметры (как ожидаемые, так и нежелательные).

В современной науке явления технологического наследования (ТН) изучены недостаточно: отсутствует системный подход к выбору, назначению и технологическому обеспечению параметров качества поверхностного слоя с учетом ТН. С помощью анализа технологического процесса (ТО), исследуя явления технологического наследования, можно определить причины, вызывающие отклонение выходных параметров высокоточных изделий. Зачастую эти причины связаны с начальными операциями ТП, с методами изготовления деталей и узлов. Одновременно, анализируя явления ТН, методами математического моделирования можно количественно оценить выходные параметры (дать прогноз) изделия и его поведение в эксплуатации в то время, когда оно находится еще на стадии проектирования или отработки технологического процесса изготовления. На данный момент методы математического моделирования, учитывающие специфику процессов технологического наследования свойств, разработаны недостаточно. Описание технологического наследования свойств нуждается в методиках определения частных математических моделей для процессов формирования требуемых свойств при различных методах технологического воздействия. Поэтому рассматриваемые в диссертации новые подходы и методы обеспечения точности геометрических параметров поверхностного слоя являются актуальными.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Заключается в повышении точности изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем рулевых механизмов авиационных и ракетных двигателей методом имитационного моделирования технологических процессов.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, выносимые на защиту:

1. Концепция технологического наследования (ТН) применительно к процессам изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем ДЛА.

2. Аналитические зависимости технологического наследования основных параметров поверхностного слоя и количественные связи передачи наследственных свойств. -

3. Методика моделирования технологических процессов с учетом технологического наследования. Способы определения влияния коэффициентов ТН, методы управления ТН.

4. Имитационная модель технологического процесса изготовления прецизионных деталей ДЛА с учетом технологического наследования свойств и параметров, обеспечивающая возможность управления по различным законам, параметрами технологического процесса на любых этапа проектирования и выполнения процесса.

5. Подсистема управления наследованием отклонения формы рабочих поверхностей неравножестких тонкостенных деталей, реализующая автоматизированную процедуру имитационного моделирования поведения деталей сложной конструкции при воздействии локальным поверхносто-пластическим деформированием.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Установлены закономерности качественного и количественного проявления технологического наследования отклонений формы при изготовлении неравножестких деталей ПГС двигателей ЛА.

2. Сформирован концептуальный каскадный граф системы наследственных связей для технологического процесса изготовления прецизионных деталей ЛА, применяемый для построения математической модели и решения задач имитационного моделирования.

3. Впервые разработана имитационная модель технологического наследования, включающая в себя, в качестве подсистем, имитационные модели наследования основных параметров качества поверхностного слоя.

4. Разработаны рекомендации по управлению отклонениями формы для неравножестких деталей ПГС на основе имитационного моделирования и применения прогрессивных методов обработки.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬ ТА ТОВ. Полученные в работе теоретические и практические результаты обоснованы использованием методов и средств математического моделирования, теории проектирования и технологии производства ДЛА. Достоверность результатов подтверждается хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных показателей параметров поверхностного слоя прецизионных деталей ДЛА.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Методика управления технологическим наследованием позволяет существенно сократить сроки внедрения новых разработок в производство, проследить эволюцию параметров поверхностного слоя от заготовки до готовой детали, а также дать прогноз рабочей характеристики готового изделия. Применение методики дает возможность производить анализ действующих технологических систем и вскрывать причины низкой стабильности процесса. При этом повышается эффективность систем автоматизированного проектирования технологических процессов и обеспечивается возможность исследования множества вариантов технических решений.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладывались на Всероссийских и Международных научно-технических конференциях: Га-гаринские чтения, Москва 2001-2004г. «Студенты и аспиранты малому наукоемкому бизнесу» Казань 2001г. «Новые материалы и технологии» Москва 2004г.

Работа была поддержана выделением грантов: «Ползуновский грант» 2001г., и премия Росавиакосмоса 2004 г.

ПУБЛИКАЦИИ "Результаты работы опубликованы в 11 трудах, авторская разработка защищена свидетельством об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611486.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и содержит 137 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 88 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность исследований, дана общая характеристика работы, указаны применяемые методы исследований, научная новизна и практическая ценность работы, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ на основе анализа отечественных и зарубежных источников определены конструктивно-технологические особенности ответственных деталей пнсвмогидросистем аэрокосмической техники и методы обеспечения работоспособности исследуемых изделий.

В качестве объекта для апробации методики построения модели и анализа технологической системы, применения перспективных технологий обработки, как управляющего звена, была выбрана область производства прецизионных неравножестких деталей пневмогидросистем (111 С) летательных аппаратов.

Выбор области исследований обусловлен особенностями функционирования агрегатов ПГС, а также сложностью и трудоемкостью производства их ответственных деталей и узлов. Эффективность функционирования агрегатов ПГС в значительной степени определяется параметрами качества поверхностного слоя и геометрической точностью их рабочих поверхностей (Рис.1). Анализ опыта эксплуатации гидравлических систем показал, что на неисправности силовых цилиндров одного из летательных аппаратов приходится 7-9% общего

Рис. 1. Схема герметизирующего узла гидропривода: 1- торцевое уплотнение; 2 - хромированный поршень; 3 - корпус гидропривода; 4 - бронзовая втулка; 5 - уплотнительное кольцо; А, В, Б - цилиндрические поверхности сопряженных деталей, подвергающиеся наибольшему износу.

Надежность пнсвмогидропривода в основном определяется работоспособностью деталей цшшндро-поршневой группы и в особенности сопряжением «гильза цилиндра - лабиринтное уплотнение — поршень» (рис. 1). При возвратно-поступательном движении наиболее неблагоприятные условия работы этих деталей возникают на участках реверсирования.

Данные детали в силу наличия у них неравной жесткости имеют различные отклонения от правильных геометрических форм. Неравная жесткость детали может привести в ходе технологического процесса к возникновению погрешности формы в виде отклонения от прямолинейности оси корпуса и отклонения от круглости центрального отверстия.

Эффективность функционирования таких деталей в значительной степени определяется точностью их геометрических параметров. Общая характеристика высокоточных деталей показывает, что допуски на параметры поверхности при их изготовлении, как правило, малы, и во многих случаях наследственные отклонения оказываются соизмеримыми с ними или превышают их. Детальное описание явлений технологического наследования позволяет установить причины отклонений и определить условия регулирования параметров технологического процесса, в ходе которого формируются свойства высокоточных поверхностей. Поверхностный слой играет доминирующую роль в обеспечении износостойкости, усталостной прочности, контактной жесткости и других эксплуатационных свойств деталей. Вопросам отыскания системы характеристик состояния поверхностного слоя деталей машин, определяющих их контактное взаимодействие, посвящены работы Ю.Р. Виттенберга, Н.Б. Демкина, И.В. Кра-гельского, Н.М. Михина, А.Г. Суслова, и многих других ученых.

Значительные резервы технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей машин вскрыло учение о технологической наследственности, наиболее значимые закономерности которой раскрыты в работах В.И. Аверчен-кова, A.M. Дальского, Э.В. Рыжова, JI.A. Хворостухина, П.И. Ящерицына. В исследованиях показано, что качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей формируются на протяжении всего технологического процесса изготовления. На основе результатов этих исследований в настоящее время представляется возможной реализация технологии управления эксплуатационными свойствами деталей рассматриваемого класса в первую очередь на стадии их изготовления.

Результаты исследований дают возможность проанализировать влияние технологической наследственности на параметры поверхностного слоя. В технологии машиностроения важно не только определить количественные характеристики выходных параметров качества изделия, но и установить причины и вероятности возникновения возможных отклонений от допуска. На основе исследований возникает необходимость построения модели технологического наследования с использованием современных средств вычислительной техники.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ изложены результаты исследования явления технологической наследственности, установлены закономерности, выявлены связи, коэффициенты технологического наследования.

Формирование свойств изделий происходит не только на финишных операциях технологического процесса, но и на всем его протяжении. Каждая производственная погрешность в своем составе имеет соответствующую долю от изготовления материала на стадии металлургии, от заготовительного производства, механической обработки резанием, сборки. Можно утверждать, что свойства изделий, выраженные через показатели качества, технологически наследуются от предшествующих операций к последующим. Эффект наследования заметен тем более, чем выше точностные показатели изделий. При низкой точности наследственные погрешности могут мало влиять на качество изделий, так как допустимые отклонения параметров оказываются сравнительно большими. Отдельные погрешности, возникающие в ходе технологических процессов изготовления деталей, оказываются очень устойчивыми. Они могут появиться на начальных этапах изготовления и сохраняться вплоть до этапа эксплуатации изделия, например, наличие внутренней трещины или другого дефекта в материале заготовки.

Основными моментами исследования технологического наследования является установление факта переноса определенного свойства от предшествующей операции к последующим, а также количественная сторона вопроса, характеризуемая коэффициентом передачи (К).

Особого рассмотрения требуют отклонения формы, возникающие в связи с наследованием конструктивных форм деталей. В ходе технологических процессов механической обработки детали получают специфические отклонения от правильных геометрических форм. Эти отклонения вполне определенным образом связаны с геометрической формой продольных и поперечных сечений детали, взаимным расположением их поверхностей.

1. Наследование состояния формы самой рабочей поверхности до технологической операции на ее форму после операции. Данный тип наследования объясняется наличием неравномерного срезаемого слоя при лезвийной обработке (если деталь достаточно жесткая).

2. Наследование неравномерного распределения локальных мест приложения сил закрепления маложесткой заготовки в приспособлении. Отражение ■ геометрической картины распределения сил зажима на форму внутренней поверхности после обработки объясняется неравномерной жесткостью системы «приспособление — деталь» (рис.2).

Рис. 2. Возникновение трехгранки при обработке в 3-кулачковом патроне

3. Влияние наследования внешних конструктивных форм нерабочих поверхностей на формообразование внутренних высокоточных поверхностей. Не-

-7-

Исходный профиль сечения

Профиль сечения во время обработки

Профиль сече«ия после обработки

равномерная жесткость детали, связанная с внешней геометрией, порождает аналогичную картину неравномерного распределения сил резания но окружности, а следовательно, и неравномерное снятие материала при механообработке (рис.3).

ИаюеныО профапа Профипь евчти» во Профиль сечения

с^/япиа ереия Обработки после обрл&й«т"ги

Рис. 3. Возникновение овальности внутренней поверхности Данный вид наследования в производстве мало - и неравномерножестких деталей составляет наиболее сложную проблему в технологическом обеспечении точности деталей данного класса.

4. Влияние наследования внешних конструктивных форм детали на получаемые отклонения формы внутренних поверхностей при операциях, связанных с воздействием высоких температур. Получаемые отклонения связаны с неравномерными температурными полями при остывании, короблении в зависимости от распределения оста точных напряжений (рис.4).

Рис. 4. Коробление деталей неравномерной жесткости

Данный вид наследования весьма опасен, т.к. может носить скрытый характер и проявиться с течением времени либо при операциях частичного съема материала, изменяющих распределение остаточных напряжений.

Возможны три способа управления наследственностью:

а) за счет изменения содержания технологических операций;

б) варьированием состава операций;

в) выбором последовательности включения операций в технологический маршрут.

В развернутом производстве летательных аппаратов третий способ требует наименьших изменений в технологической системе. Для определения режимов, операций и их последовательности технологический процесс предлагается рассматривать как структурированную систему, основными узлами которой являются операции.

Система, рассматриваемая с позиции технологического наследования, представляет собой не разрозненное скопление отдельных элементов, а прочно связанную информационную сеть. Носителем наследственной информации яв-

-8-

ляется собственно поверхность детали с многообразием параметров, описывающих ее состояние.

Для определения технологического наследования конкретных параметров качества поверхностных слоев обрабатываемой детали целесообразно строить обособленные, каскадные графы (рис. 5). В основе графа, показывающего технологическое наследование, лежит ориентированное ребро. Единство направлений совокупности ребер показывает последовательность операций технологического процесса и передачу свойств обрабатываемого объекта от операции к операции. Ребра графа могут быть и неориентированными, т.е. нельзя утверждать, что свойство будет непременно перенесено в дальнейшем ходе техпроцесса. Операции технологического процесса могут ликвидировать некоторые свойства объекта и создавать новые.

0 1 2 3 4 5 6 Коэ7 8 9

Рис.5. Каскадный граф наследования отклонения формы деталей ПГС

Каждое ребро графа характеризуется коэффициентом передачи наследственной связи для операции технологического процесса К. По количеству и характеру влияющих факторов наследственные связи можно разделить на три группы:

Элементарная наследственная связь характеризуется влиянием на выходную характеристику технологической операции только предыдущего состояния этой характеристики до операции и технологических параметров самой операции.

Комплексная продольная наследственная связь характеризуется влиянием не только наследования величины, имеющей место до операции, но и наследование величины этого параметра, имеющей место на некотором из предыдущих этапов технологического процесса.

Поперечная наследственная связь оказывает влияние не только на условия данной операции, но и на корреляционные связи с другим (или другими) параметром поверхностного слоя, образованным на более ранних этапах технологического процесса.

Комплексная продольно-поперечная наследственная связь. Комплексная оценка проявления технологического наследования может быть представлена подсистемой определения интегральной характеристики технологического наследования. Математические модели описанных выше связей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Математические модели наследственных связей

Название наследственной связи Коэффициент передачи

Элементарная МР-1)Р

Комплексная продольная ■•Мр-Ор

Комплексная поперечная

Комплексная продольно-поперечная ,чу(р-1)р упр ^лчр]

где: V - индекс исследуемого (наследующего) параметра качества поверхностного слоя в принятой системе идентификации;

р - индекс исследуемой операции в принятой системе идентификации;

- величина у-го параметра поверхностного слоя перед проведением р-н операции;

ХуР - величина у-го параметра поверхностного слоя после проведения р-й операции;

¥1У(р.1)р - коэффициент передачи элементарной наследственной связи;

К„1Р - коэффициент передачи продольной наследстведшой связи; / - индекс влияющей операции в принятой системе нумерации, причем 0 < I <(р - 1), то есть одна из предшествующих операций;

Ху1 - величина у-го параметра (наследуемого), поверхностного слоя после проведения г-й операции

Из зависимостей (табл. 1)'видно, что коэффициент передачи (К) представляет собой характеристику, показывающую количественное изменение свойства.

Коэффициенты передачи наследственных связей характеризуют их эффективность, что важно при оптимизации технологических процессов. Выбор маршрута обработки тесно связан с определением этих коэффициентов на всех операциях.

Сложность технологического наследования состоит в том, что не всегда удается рассматривать звенья графа обособленно. Наиболее подробно технологическое наследование описывает граф с большим числом связей, но такой граф пе позволяет отделить главные связи от второстепенных. Поэтому для практических целей удобнее пользоваться графом, построенным на основе упрощающих допущений. Свойства, создаваемые в ходе технологической операции, формируются в соответствии с особенностями проведения этих операций. Можно утверждать, что процессом технологического наследования нужно управлять с тем, чтобы свойства, положительно влияющие на надежность детали, сохранять в течение всего технологического процесса, а свойства, влияющие отрицательно, ликвидировать в его начале.

Для определения основных аналитических зависимостей детально исследовано влияние технологаческого наследования на формирование показателей качества поверхностного слоя. Для этого были выделены из профиля поверхности те его параметры, которые возникли из-за действия вполне определенного технологического фактора. Основные зависимости приведены в таблице 2.

Таблица 2

Аналитические зависимости технологического наследования_

Вид модели Аналитическое выражение

Динамики • наследования шероховатости ' где1 = 2,3'4.....8 Кз-,0+1) -Ка8 1 „ 1 „ -Ка7 1ч-389 к359 *>-379

Динамики наследования волнистости ду 1 .чу где 1 = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; г( 0 кя0+0 г' *М89 "-469

Динамики наследования физико-механичеекго состояния поверхностного слоя Для остаточных напряжений: где 1 = 0, 2-7, Ха9 „ -Ха8 1 „ Ха2 1 ~ 1 „ 'Хст7' к789 К-729 "-759 к779 Для микротвсрдости: X л= 1 -X • »где 1 = 0-5 , 7 К-8|(|+1)

Образования шероховатости при точении (р БЩ ф. ф Ф, , БШ (р + р,) 2 2

Образования шероховатости при отделочно-упрочняющей обработке Яа =к0+кгРу+к2-8 + кз-Ксф+к4-Р},-ксф + + к5Ясф-8 + к6-Р^+к7-з2

Основой оптимального выбора технологических средств обеспечения качества деталей машин является математическое моделирование их технологического наследования. Для исследования всех аспектов технологического наследования целесообразно создать модель ТН и провести имитационные эксперименты.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приведена методика создания имитационной модели технологического наследования.

Основой имитационной модели является концептуальная модель, реализованная с помощью метода графов. В процессе дальнейшего развития осуществляется замена линейных связей на подмодели, являющиеся результатами самостоятельных научных исследований.

Модель технологического наследования реализована средствами системы визуального имитационного моделирования БтиНпк МаЛаЬ. Имитационная 5-11-

модель строится с применением механизма сворачивания структуры, при этом каждое передаточное звено наследственной связи в свою очередь может являться подсистемой, определяемой на основе научного исследования и статистического анализа. В качестве элементов для построения модели используют модули (или блоки), хранящиеся в библиотеке ЯигшПпк Ма1ЬаЬ.

Особенностью разработанной модели является организация её иерархической структуры. Аналитические зависимости для построения имитационной модели определены в главе 2 (табл.2), для каждой зависимости строится своя Б-модель. Пример построения имитационной модели для шероховатости при локальном поверхностном деформировании представлен на рисунке 7-8.

Аналитическая зависимость для операции имеет вид:

R,

110V

•R,

Я

сф

(О

Эта зависимость реализована средствами имитационного моделировании и представлена на рисунке 7.

■ Fite tck i-m-jíabon -ForT^aí : Topfs Кг^ :" . ; г

O'GSHS1 < » (íSí

Рис.7. Свернутая подсистема расчета высоты неровностей

]. FHI« . ^ e<±t' . Vtem ,ümt¿«tion • ■• Fofmet s >£к

O f Héi- ^ ^ <F». « ¿2 •

■——miwjy.iib.1."1 гтгггг'

* TUlSfJíí

Подсистема Модвпьтвхнологической операции митжетохно^

Параметр: Шероховатость

Опврациа: ППД (Алмазное выглаживание)

R сф, мм радиус сферы алмазного индентора

Рис. 8. Подсистема влияния технологических факторов

Анализ функционирования в системе Б^иПпк Ма&,аЬ реализуется с помощью блоков-констант входных величин:

-источники функционально изменяющихся сигналов;

-генераторы случайного сигнала, изменяющегося по различным законам распределения.

Схема проведения анализа реализована на примерах моделирования влияния подачи на шероховатость при алмазном выглаживании (рис.0,10).

* —Ш—ирр—* . «Дп^Г

■ '•] ^ Ы Л* , ____ Г_ .. , ""--<' Г* ! Ь- СШ ■*<

;г** ь ^ ' " -' Г '1] ;'.-' ' '

Рис. 9. Пример проведения анализа технологической операции (замена постоянной подачи на функционально изменяющуюся)

алмазном выглаживании

В ЧЕТВЕРТУЮ ГЛАВУ помещены материалы и рекомендации по управлению технологическим наследованием отклонением формы деталей типа колец и цилиндров неравной жесткости.

При анализе проявления технологического наследования по параметрам точности геометрических форм деталей переменной жесткости установлено, что традиционные методы получения точных кольцевых и цилиндрических поверхностей (шлифование, хонингование) зачгстую неэффективны в применении к тонкостенным деталям неравномерной жесткости, поскольку они постепенно уменьшают, но не устраняют отклонения формы.

Анализ различных методов поверхностного пластического деформирования показал, что для рассматриваемых деталей и материалов, из-за присущей им высокой поверхностной твердости, достигающей НКС-56-65 единиц, обеспечиваемой операциями термической и химико-термической обработки, лишь алмазные инденторы приемлемы в качестве инструмента для отделочной обработки.

Принцип ЛППД основан на возникновении остаточных напряжений в поверхностной зоне материала детали при пластическом деформировании поверхности. Специальное распределение остаточных напряжений может вызвать управляемые деформации тонкостенных неравножестких деталей (рис. 11).

Основная идея метода ЛППД при управлении формой деталей кольцевого и цилиндрического типа состоит в проведении на нерабочей поверхности деталей одной или нескольких канавок алмазным индентором вдоль образующей (рис. 12).

При этом образуется локальное поле сжимающих остаточных напряжений, эквивалентное системе сосредоточенных нормальных и тангенциальных нагрузок, а следовательно, обладающее большой деформативной способностью; возникает направленная общая упругая деформация детали.

Локальная зона пластической Реформации

Зона остаточных поверхностны: напряжений сжатия

Общая упруввя деформация

Рис. 11. Схема ЛППД тонкостенной плоской пластины

Связь параметров канавки с параметрами процесса деформирования алмазным индентором можно представить в виде:

Л/ =0,38-

л-Исф ■ П м -¡ч

Г-Кк

(2)

— усилие выглаживания, Н; КСф - радиус сферы алмазного индентора, мм; ' - микротвердость исходной поверхности, МПа;

/гк - глубина канавки, мм;

/ - коэффициент трения по обрабатываемому материалу; Кь ~ коэффициент, учитывающий влияние шага между канавками (для одиночной канавки К^ = 1,0).

' ""1 -

Рис. 12. Схема ЛППД цилиндра алмазным индентором

Эффект исправления отклонения формы от круглости достигается за счет уравновешивания локальных остаточных напряжений в поверхностном слое детали, сопровождающегося ее общей упругой деформацией, поле пе-

ремещений которой противоположно полю отклонения формы от номинала детали до воздействия ЛППД. Результаты экспериментальной проверки показали устойчивость деталей после воздействия на них ЛППД к релаксации внутренних напряжений и колебаниям температуры (вылеживание 1,5 месяца, нагрев до 350°С с выдержкой 3 часа, охлаждение до -15°С и выдержки 2 часа, вылеживание 1 год). Экспериментальные исследования также подтвердили, что применение ЛППД в качестве финишной операции является эффективным технологическим средством управления деформациями прецизионных деталей ГГГС и позволяет уменьшить значения амплитуды гармоник до допустимых по точности изготовления значений (таблица 3).

Локальное поверхностно-пластическое деформирование может проводиться на токарно-винторезных станках моделей 16К20 и 1И611П. Инструментом служат наконечники из природных (ОН-037-103-67) и синтетических (АСГЖ, АСПК-3 ) алмазов со сферической рабочей частью Ясф = 1,0-3,5 мм. Усилие на алмазном наконечнике при формообразовании одной канавки не превышает 1000 Н., используется смазочно-охлаждающая жидкость - масло "Инду-стриальное-20".

Органическое сочетание метода ЛППД и модели технологического наследования позволяет с наибольшей эффективностью использовать такие преимущества этого метода, как высокая производительность, низкая энергоемкость, низкая стоимость, безотходность, применение универсального технологического оснащения. После введения в ИМТН данных о состоянии поверхностного слоя модель определяет характеристики готовой детали и подключает, где необходимо, модуль расчета дискретизации сечения и координат проведения ЛППД (рис.13).

Ч

Рис. 13. Отчет о прогнозируемом состоянии формы внутренней поверхности после проведения ЛППД

Частные методы математического моделирования интегрированы в концептуальную систему имитационного моделирования технологического наследования. При этом учитывается специфика таких прогрессивных и нетрадиционных технологических процессов, как ЛППД, являющихся управляющим звеном в системе обеспечения требуемого качества деталей. Использование данной модели в качестве системы прогнозирования позволяет выявить критические факторы в производстве прецизионных деталей без многочисленных дорогостоящих экспериментов.

Таблица 3

Эффективность уменьшения отклонения профиля рабочей _поверхности корпусных деталей при Л1ШД_

Объект исследования № гармоники, т Амплитуда гармоник, Лт, мкм Коэфф. эффективности исправлен Коэфф. передачи наследств, связи

До ЛППД После ЛППД Ки,% кп

Имитация корпуса на стадии подготовки под покрытие (после алмазного выглаживания) 1 104,20 85,96 17,5 1,21

2 4,97 4,88 1,8 1,02

3 0,75 0,2 - 3,75

Корпус гидропривода на финишном этапе производства 1 20,66 12,41 39,9 1,66

2 0,95 3,97 - 0,24

3 0,4 0,57 - 0,70

Для проверки адекватности модели проведены сравнения физических и имитационных экспериментов по исследовании влияния радиуса алмазного ин-дентора на при ЛППД на точностные характеристики маложестких деталей. Исследование проводилось на образцах из стали 12Х18Н10Т. Образцы вырезались из холоднокатаной трубы с наружным диаметром 50 мм, толщина стенки 1.5 мм ширина образца 12 мм. Исследовалось влияние четырех типоразмеров радиусов алмазного индентора 1,2,3,4, мм. Отклонение образцов измерялось посредством спектрального анализа. С помощью ИМТН проводились имитационные эксперименты, где в соответствующей подсистеме изменялся радиус, а число проходов менялось от 1 до 12, данные отображались в диалоговых окнах программы. Расхождение данных полученных имитационно с экспериментальными составляет 5+7 %, что позволяет рекомендовать применение ИМТН для применения в производстве высокоточных деталей ЛА.

Проведя анализ полученных данных, можно рекомендовать к использованию ЛППД с Ксф.=23,4, т. к. ЛППД с Я=1 (рис. 13) дает противоположный результат. При малых радиусах сферы индентора и при больших контактных давлениях размер зоны локальных остаточных напряжений соизмерим с толщиной образца. При 1^сф.=3 происходит постепенное пропорциональное количеству проходов уменьшение погрешности формы до 21 % (116мкм) (рис. 14).

Преимуществами предлагаемой технологии являются экологическая чистота, высокая производительность, доступное оборудование, быстрая организация производства и переналаживаемость. При этом в современных условиях финансирования в производстве и эксплуатации изделий наукоемкой техники особую актуальность приобретает возможность использования методов в качестве ремонтных и восстановительных технологий, отличающихся высокой эффективностью, гибкостью.

-Отклонение от круглости образцов (эксперимент) Данные полученные экспериментально (ИМТН)

3 „4 5 в 7 а 9 10 11 Количество проходов алмазным индентором

Рис.13 Относительное изменение отклонения от круглости образца в зависимости от числа проходов ЛППД (Ксф.= 1мм)

3.4 5 6 7 8 0 10 Количество проходов алмазным индентором

Рис.14 Относительное изменение отклонения от круглости образца в зависимости от числа проходов ЛППД (К.сф = Змм)

ВЫВОДЫ

1. Предложена концепция технологического наследования применительно к процессам изготовления прецизионных деталей пневмощцросистем, учитывающая содержание операций и последовательность обработки, зависимости и закономерности изменения геометрических параметров для управления точностными параметрами.

2. Исследовано влияние технологического наследования на точностные параметры деталей и физико-механическое состояние поверхности, а также отклонения формы деталей цилиндрического и кольцевого типов неравной жесткости, получены соответствующие аналитические зависимости, позво-

-17-

ляющие моделировать с учетом наследования операции технологического процесса.

3. Разработана имитационная модель технологического процесса изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем с учетом коэффициентов наследования свойств и динамики наследования основных параметров процесса, позволяющая оценивать состояние, прогнозировать изменения, и управлять характеристиками поверхностного слоя (защищена авторским свидетельством № 2006611486).

4. Разработана методика моделирования технологического процесса отражающая влияние технологического наследования и позволяющая исследовать методами математического моделирования технологические процессы для различных групп прецизионных деталей с изменяющимися требованиями конструкторов.

5. Осуществлен научно-обоснованный выбор управляющего звена технологического процесса — локального поверхностно-пластического деформирования (ЛППД), модуль которого включен в имитационную модель и определяет влияние ЛППД на отклонения формы. Выполнен широкий спектр вычислительных и физических экспериментальных исследований по управ. лению формой маложестких деталей при воздействии ЛППД, сравнение результатов которых свидетельствует о высокой степени сходимости имитационных данных с экспериментальными (расхождение не превышает 5-7%), что позволяет рекомендовать предложенную методику для проектирования технологических процессов изготовления прецизионных деталей.

6. Реализация процедуры управления наследованием отклонения формы в автоматизированной системе моделирования процесса изготовления прецизионных деталей и управляющего воздействия в процессе изготовления обеспечивает повышение требований по точности изготовления до 0,01 мм. без Трудоемких доводочных и притирочных операций. Применение в качестве управляющего воздействия ЛППД позволило уменьшить изгиб оси цилиндра на 30-40 мкм, некруглость рабочих поверхностей корпуса до 21 % (116мкм). При этом учет влияния технологического наследования приводит к уменьшению величины отклонения и устойчивому сохранению полученных свойств и параметров.

7. Методика управления технологическим наследованием позволяет проводить анализ действующих технологических систем, устранять причины нестабильности технологических процессов и повышать технико-экономическую эффективность изготовления прецизионных деталей ПГС (снижение брака более чем на 25%), что особенно важно в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях.

1. Патраков Д. Н. Математическая модель технологического наследования.

/XXVI Гагаринские чтения. Тез. докл. Международной молодежной научной

конференции. Москва, 11-15 апреля 2000 г. - М. Изд-во "ЛАТМЭС", 2000. Том

2, с.62-63.

2. Патраков Д. Н. Имитационное моделирование технологического наследования в среде Simulink Matlab. /XXVII Гагаринские чтения. Тез. докл. Международной молодежной научной конференции. Москва, 2-7 апреля 2001 г. -М. Изд-во "ЛАТМЭС", 2001. Том 3, с.74-75.

3. Патраков Д. Н. Разработка математической модели управления качеством высокоточных деталей пневмогидросистем летательных аппаратов с позиции технологического наследования свойств /Сб. трудов <<Студенты и аспиранты малому наукоемкому бизнесу». Всероссийская научно-практическая конференция. 4-6 сентября 2001 г. - Казань: ЗАО «Новое знание», 2001. с.34-35.

4. Хворостухин JI.A. Патраков Д. Н. Оптимизация дискретных технологических систем на основе имитационного моделирования технологического наследования/ Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского. Вып.4(76).-М. Изд-во "ЛАТМЭС", 2001. с.342-347.

5. Патраков Д. Н. Моделирование дискретных технологических систем в производстве деталей аэрокосмической техники с позиции технологического наследования/ Сб. научн. трудов «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы - 2003» 4.2. -М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003, с.143-146.

6. Курицына В.В. Патраков Д. Н Анализ функционирования технологических систем в среде matlab simulink /Труды Второй Всероссийской научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB». - М.: Институт проблем управления ИПУ РАН, 2004. С. 1589-1595.

7. Курицына В.В. Патраков Д. Н Моделирование технологического эксперимента в среде Matlab Simulink /Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского. Вып.4(76).-М. ИЦ «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского, 2004г. с. 218-223.

8. Патраков Д.Н. Повышение эффективности функционирования технологических систем с учетом технологического наследования. /Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции Москва 17-19 ноября 2004г. Том 3 с 136137.

9. Соколов В.П. Патраков Д.Н. Разработка методики управления показателями качества прецизионных деталей авиакосмической техники /Сборник докладов международной конференции «Гагаринские чтения»,- М. Центр визуализации и спутниковых информационных технологий ИМВС РАН 2005г. с. 34-43.

10. Патраков Д.Н. Имитационная модель технологического наследования, как элемент ИЛИ - технологии /21 - 22 ноября 2006 г 4-я Всероссийская научно-практическая конференция «Применение ИЛИ — технологий в производстве» в печати.

11. Патраков Д.Н. Информационные методы прогнозирования и управления качеством технологических систем. /РИА «Стандарты и качество» № Г за 2007г.

12. Патраков Д.Н. Патраков H.H. Курицына В.В. Свидетельство № 2006611486 об официальной регистрации программы для ЭВМ «Имитационная модель технологического наследования (ИМТН)» от 28 апреля 2006г.

Подписано в печать 20.11.2006 г. Формат 60x84 1/16, Усл. Печ. Лист1,5 Тираж 100 экз. Заказ № 1657 Отпечатано в типографии «ДЦ «Каретный Двор»» 101000, Москва, ул. Покровка, д. 12, стр.1 Тел.: (495) 955-19-31 Факс: (495) 955-19-31 www.allaprint.ru

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Анализ конструктивно-технологических особенностей прецизионных деталей агрегатов авиакосмической техники.

1.1. Исследование основных причин возникновения отказов при эксплуатации пневмогидравлических систем (ПГС).

1.2. Классификационный анализ тонкостенных цилиндрических деталей по конструктивно-технологическим признакам.

1.3. Анализ влияния на эксплуатационные свойства деталей параметров состояния поверхностного слоя и точности формы и выбор объекта исследований.

1.4. Анализ влияния технологической наследственности на параметры поверхностного слоя.

1.5. Цель и задачи исследования.

Глава 2. Анализ технологического наследования параметров поверхностного слоя прецизионных деталей летательных аппаратов.

2.1. Анализ закономерностей технологического наследования.

2.2. Установление количественных связей технологического наследования.

2.3. Формирование комплекса математических моделей технологического наследования.

2.3.1. Анализ динамики наследования параметров шероховатости.

2.3.2. Анализ динамики параметров волнистости поверхности.

2.3.3. Анализ технологического наследования отклонения формы деталей кольцевого и цилиндрического типа неравной жесткости.

2.3.4. Анализ динамики физико-механического состояния поверхностного слоя.

2.3.5. Анализ процесса образования шероховатости при точении.

2.3.6 Анализ процесса образования шероховатости при отделочно-упрочняющей обработке.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Имитационное моделирование технологических систем с учетом технологического наследования.

3.1. Аналитический обзор основных принципов моделирования.

3.2. Сравнительный анализ методов построения имитационных моделей

3.3. Построение типовой имитационной модели технологического наследования в среде MatLab Simulink.

3.3.1 Построения геометрической модели образования шероховатости при точении.

3.3.2 Создание подсистемы математической модели образования шероховатости при отделочно-упрочняющей обработке.

3.4. Проведение системного анализа технологической операции.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Выбор управляющего звена ИМТН на основе анализа методов поверхностного пластического деформирования.

4.1. Анализ методов ППД.

4.2. Методика гармонического анализа отклонения формы от круглости

4.3. Методика моделирования напряженно-деформированного состояния прецизионных деталей неравной жесткости при локальном силовом воздействии.

4.4. Имитационные и экспериментальные исследования управления формой маложестких деталей при воздействии ЛППД.

4.5 Исследование влияния радиуса алмазного индентора при ЛППД на точностные параметры маложестких деталей.

4.6. Рекомендации по управлению технологическим наследованием отклонений формы неравножестких деталей.

Выводы по главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬ ТА ТЫ.

Актуальность работы. Важнейшей проблемой отечественного машиностроения на современном этапе является повышение качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Основными показателями качества изделий авиакосмической техники (АКТ) являются показатели назначения, надежности и безопасности. Эти показатели в значительной степени определяются эксплуатационными свойствами деталей и соединений: износостойкостью, контактной жесткостью, усталостной прочностью, коррозионной стойкостью, герметичностью соединений. Указанные свойства физически связаны с определенными конструктивными и технологическими параметрами качества применяемых материалов, механических свойств поверхностного слоя детали, геометрических параметров точности формы и качества обработки поверхностей деталей, которые, в свою очередь, определяются технологией их изготовления.

Один из наиболее действенных путей повышения показателей эксплутационных свойств деталей и соединений заключается в непрерывном совершенствовании методов обработки материалов и внедрении прогрессивных технологических процессов. В связи с этим в современном машиностроении придается большое значение созданию высокоэффективных технологических процессов.

Особенно актуальной данная проблема является в современном авиационном и космическом двигателестроении, где непрерывно возрастают масштабы применения высокоточных деталей сложных конструктивных форм. "Жесткие" допуски, назначаемые конструкторами и исчисляемые для прецизионных деталей микрометрами, уже с трудом обеспечиваются с помощью имеющихся технологических систем. В этих условиях возникает проблема: точность постоянно растет, а технологические системы не могут ее обеспечить. Необходимы новые резервы обеспечения ужесточающихся требований к деталям и изделиям. Мощным фактором в деле обеспечения требуемых выходных параметров и повышения качества работы высокоточных деталей является работа наследственных регуляторов, присущих технологическим системам.

Исключение особых причин и уменьшение вариаций процессов на основе применения известных статистических методов составляет лишь первый этап повышения качества и стабильности технологических систем. Только после завершения данного этапа можно переходить к более тонким исследованиям прецизионных деталей, связанным с учетом эффекта технологического наследования, иначе этот эффект будет неразличим среди большого количества общих причин, а его устранение не приведет к существенному повышению качества.

Управление технологической наследственностью необходимо вести таким образом, чтобы свойства, положительно влияющие на надежность детали, сохранялись в течение всего технологического процесса, а свойства, влияющие отрицательно, - были ликвидированы в его начале. Кроме того, учет технологической наследственности позволяет установить причины отклонений и условия регулирования параметров технологических процессов, в ходе которых формируются свойства деталей. В итоге такое управление обеспечивает значительное улучшение эксплуатационных свойств прецизионных деталей и способствует повышению надежности их работы.

Несмотря на высокую актуальность вопросов наследования в технологии производства прецизионных деталей, в настоящее время теория технологического наследования далека от завершения. Даже сами термины "технологическая наследственность" и "технологическое наследование" не имеют пока широкого распространения в среде инженеров-технологов. Отсутствует системный подход к выбору, назначению и технологическому обеспечению параметров качества поверхностного слоя.

На основе вышесказанного правомерно заключить, что решаемая в данной работе проблема является актуальной и практически востребованной.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Заключается в повышении точности изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем рулевых механизмов авиационных и ракетных двигателей методом имитационного моделирования технологических процессов.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, выносимые на защиту:

1. Концепция технологического наследования (ТН) применительно к процессам изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем ДЛА.

2. Аналитические зависимости технологического наследования основных параметров поверхностного слоя и количественные связи передачи наследственных свойств.

3. Методика моделирования технологических процессов с учетом технологического наследования. Способы определения влияния коэффициентов ТН, методы управления ТН.

4. Имитационная модель технологического процесса изготовления прецизионных деталей ДЛА с учетом технологического наследования свойств и параметров, обеспечивающая возможность управления по различным законам, параметрами технологического процесса на любых этапа проектирования и выполнения процесса.

5. Подсистема управления наследованием отклонения формы рабочих поверхностей неравножестких тонкостенных деталей, реализующая автоматизированную процедуру имитационного моделирования поведения деталей сложной конструкции при воздействии локальным поверхносто-пластическим деформированием.

В основу выполненных исследований положена следующая теоретическая база: научные основы технологии машиностроения, разработанные д.т.н. проф. А.П. Соколовским; теория надежности машин, разработанная д.т.н. проф. А.С. Прониковым; теория технологической наследственности, разработанная д.т.н. проф. A.M. Дальским; теоретические основы технологического обеспечения параметров поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей машин на стадии их изготовления, разработанные д.т.н. проф. Э.В. Рыжовым и получившие дальнейшее развитие 6 в работах д.т.н. проф. А.Г. Суслова; научные основы и технологические принципы отделочно-упрочняющих методов обработки сплавов и покрытий поверхностно-пластическим деформированием (алмазное выглаживание) и комбинированными методами, разработанные д.т.н., проф. JI.A. Хворостухиным; теоретические основы механики поверхностно-пластического деформирования, разработанные д.т.н., проф. В.М. Смелянским.

НА УЧНАЯ НОВИЗНА

1. Установлены закономерности качественного и количественного проявления технологического наследования отклонений формы при изготовлении неравножестких деталей ПГС двигателей JIA.

2. Сформирован концептуальный каскадный граф системы наследственных связей для технологического процесса изготовления прецизионных деталей JIA, применяемый для построения математической модели и решения задач имитационного моделирования.

3. Впервые разработана имитационная модель технологического наследования, включающая в себя, в качестве подсистем, имитационные модели наследования основных параметров качества поверхностного слоя.

4. Разработаны рекомендации по управлению отклонениями формы для неравножестких деталей ПГС на основе имитационного моделирования и применения прогрессивных методов обработки. Все основные результаты получены автором лично.

Достоверность и обоснованность полученных результатов. Полученные в работе теоретические и практические результаты обоснованы использованием методов и средств математического моделирования, теории проектирования и технологии производства ДЛА. Достоверность результатов подтверждается хорошей сходимостью расчетных и экспериментальных показателей параметров поверхностного слоя прецизионных деталей ДЛА.

Практическая значимость работы. Большой экспериментальный, научно-технический задел и полученные результаты в области прогрессивных методов обработки поверхностей (поверхностно-пластическое деформирование, нанесение покрытий, электроэрозионная обработка, комбинированные методы упрочнения и др.) требует новых методов создания и систем обслуживания технологических баз знаний, позволяющих накапливать научно-технический опыт, соответствовать особенностям проектирования, служить гибкой основой для принятия технологических решений.

При этом повышается эффективность систем автоматизированного проектирования технологических процессов, обеспечивается возможность исследования множества вариантов технических решений, повышается качество результатов проектирования, прогнозирования, что особенно важно в условиях единичного и мелкосерийного производства, на долю которых приходится 75-80% продукции специальных отраслей машиностроения, а также в условиях выпуска широкой номенклатуры изготавливаемых деталей.

Оценка проявления технологического наследования может рассматриваться как самостоятельный этап технологической подготовки производства. Основными моментами исследования технологического наследования является установление факта переноса определенного свойства от предшествующей операции к последующим, а также количественная сторона вопроса, что позволяет интегрировать информационные потоки технологических баз знаний в автоматизированной системе управления технологическими системами наукоемких отраслей машиностроения.

Одно из возможных применений систем имитационного моделирования - это прогнозирование развития технологических объектов путем предвидения их количественных параметров, анализируя физические закономерности, которые лежат в основе создания модели.

Широкие перспективы применения автоматизированных систем моделирования технологических процессов открываются в условиях изготовления и исправления высокоточных дорогостоящих деталей.

Использование интегрированных моделей в качестве системы прогнозирования позволяет выявить критические факторы в производстве деталей такого класса без многочисленных дорогостоящих экспериментов. Модели технологического наследования позволяют выявить причины отклонений, установить условия и точки регулирования выходных параметров рассматриваемого технологического процесса.

Комплексный подход позволяет учитывать требования заказчика на всех стадиях производства изделий, для всех элементов производственных процессов и, таким образом, резко повысить качество, снизить затраты на подготовку производства изделий.

Результаты выполненных исследований являются научно-методической базой для управления технологическим наследованием отклонений формы прецизионных деталей ДЛА. Обобщены и систематизированы схемы влияния и коэффициенты технологического наследования. Создана методика моделирование технологических систем с учетом технологического наследования. Реализована в программе Matlab Simulink 6.0 математическая модель технологического наследования параметров поверхностного слоя открытого типа.

Внедрение результатов работы.

Материалы диссертации использовались в учебном процессе "МАТИ" -Российский Государственный Технологический Университет им. К.Э. Циолковского при подготовке специалистов по специальностям: "Технология производства двигателей летательных аппаратов".

Апробация результатов работы и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались на 4 Российских и международных конференциях, опубликованы в 11 трудах, разработка защищена свидетельством официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611486.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и содержит 137 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 15 таблиц и список литературы из 88 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предложена концепция технологического наследования применительно к процессам изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем, учитывающая содержание операций и последовательность обработки, зависимости и закономерности изменения геометрических параметров для управления точностными параметрами.

2. Исследовано влияние технологического наследования на точностные параметры деталей и физико-механическое состояние поверхности, а также отклонения формы деталей цилиндрического и кольцевого типов неравной жесткости, получены соответствующие аналитические зависимости, позволяющие моделировать с учетом наследования операции технологического процесса.

3. Разработана имитационная модель технологического процесса изготовления прецизионных деталей пневмогидросистем с учетом коэффициентов наследования свойств и динамики наследования основных параметров процесса, позволяющая оценивать состояние, прогнозировать изменения и управлять характеристиками поверхностного слоя (защищена авторским свидетельством № 2006611486).

4. Разработана методика моделирования технологического процесса отражающая влияние технологического наследования и позволяющая исследовать методами математического моделирования технологические процессы для различных групп прецизионных деталей с изменяющимися требованиями конструкторов.

5. Осуществлен научно-обоснованный выбор управляющего звена технологического процесса - локального поверхностно-пластического деформирования (ЛППД), модуль которого включен в имитационную модель и определяет влияние ЛППД на отклонения формы. Выполнен широкий спектр вычислительных и физических экспериментальных исследований по управлению формой маложестких деталей при воздействии ЛППД, сравнение результатов которых свидетельствует о высокой степени сходимости имитационных данных с экспериментальными (расхождение не превышает 57%), что позволяет рекомендовать предложенную методику для проектирования технологических процессов изготовления прецизионных деталей.

6. Реализация процедуры управления наследованием отклонения формы в автоматизированной системе моделирования процесса изготовления прецизионных деталей и управляющего воздействия в процессе изготовления обеспечивает повышение требований по точности изготовления до 0,01 мм. без трудоемких доводочных и притирочных операций. Применение в качестве управляющего воздействия ЛППД позволило уменьшить изгиб оси цилиндра на 30-40 мкм, некруглость рабочих поверхностей корпуса до 21 % (Пбмкм). При этом учет влияния технологического наследования приводит к уменьшению величины отклонения и устойчивому сохранению полученных свойств и параметров.

7. Методика управления технологическим наследованием позволяет проводить анализ действующих технологических систем, устранять причины нестабильности технологических процессов и повышать технико-экономическую эффективность изготовления прецизионных деталей ПГС (снижение брака более чем на 25%), что особенно важно в условиях единичного и мелкосерийного производства.

1. Александров А.В., Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности. / Учебник для строительных ВУЗов. М.: Высшая школа, 1990.

2. Александровская Л.Н., Аронов И.З., Соколов В.П., Шолом A.M. Статистические методы обеспечения качества производства. М.: МАТИ, 1998.

3. Александровская Л. Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. М.: Логос, 2001.

4. Беленков Ю.А. и др. Надежность объемных гидроприводов и их элементов. М.: Машиностроение, 1977.

5. Бизяев Р.В., Рожков В.Н. Диагностирование неисправностей элементов оборудования и систем: Энциклопедический справочник. М.: Машиностроение, 1998.

6. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин / Справочник. М.: Машиностроение, 1979.

7. Биргер И.А. Стержни, пластинки, оболочки.- М.: Физматлит, 1992.

8. Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. М.: Машиностроение, 1976.

9. Витенберг Ю.Р. Шероховатость поверхности и методы ее оценки. Л.: Судостроение, 1971.

10. Гребенкин В.И. и др. Гидродробеструйная установка для поверхностного наклепа изделий сложной геометрической формы. А.с. N 327754. Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки. 1972, N 16, с. 238.

11. Грегановский В.Н., Никитин П.И. Устройство для правки листовых деталей. А.с. N 589055 от 23.01.78.

12. Гультяев А.К. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. СПб.: Корона принт, 1999.

13. Гультяев А.К. Визуальное моделирование в среде MatLab. СПб: Питер, 2001.

14. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975.

15. Дейвид Г. Порядковые статистики. М.: Наука, 1979.

16. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970.

17. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Вып.1 и 2. -М.: Мир, вып. 1 1971., вып. 2- 1972.

18. Добровольский В.И., Влияние давления рабочей жидкости на герметизирующую способность дублированных уплотнений при возвратно-поступательном движении. Деп. в ГОСИНТИ № 153-80, 1980, с. 48.

19. Дунин Н.А., Жадин Г.П. Коробление лопаток компрессора ГТД при гидродробеструйной обработке и возможности его устранения. Сб.: Авиационная технология и организация производства. Труды КАИ, вып. 102, Казань, 1968, с. 74.

20. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978.

21. Дьяконов В. Simulink 4. Специальный справочник. СПб: Питер, 2002.

22. Евстигнеев М.И., ПодзейА.В., Сулима A.M. Технология производства двигателей летательных аппаратов. / Учебник для авиационных ВУЗов. -М.: Машиностроение, 1982.

23. Емельянов В.Н., Пригожин Е.Ф., Клячкин В.Н. Способ упрочнения галтелей валов. А.с. N494413 от 19.02.76.

24. Ершов В.И.,., Курицына В.В. Методология научных экспериментальных исследований в производстве аэрокосмической техники: Учебное пособие. М.: ИТЦ МАТИ им. К. Э. Циолковского, 2002.

25. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.

26. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация / Пер. с англ. Б.И. Квасова, под ред. Н.С. Бахвалова. М.: Мир, 1986.

27. Клейнен Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. -М.: Статистика, 1978.

28. Колодочкин В.П. Как обеспечить стабильность качества авиационной техники. М.: АГТ "Поиск", 1994.

29. Крагельский И.В., Добычин Н.М., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977.

30. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1984.

31. Кузнецов А.Г. Непараметрические методы оценки качества технологических систем // Партнеры и конкуренты, 2003, № 12, с. 30-38.

32. Куликов О.О., Пузылевич С.А., Грудская Р.Е. Способ правки концов труб. А.с. N 236415 от 22.04.73.

33. Кульков С.О., Клешканов В.И., Федоров А.С. Обеспечение герметичностивысокоточных поверхностей трения пластическим деформированием. / Сб. трудов «Технологическое управление триботехническими характеристиками узлов машин». Кишинев.: КГПИ, 1985.

34. Кульков С.О., Милюков И.А., Федоров А.С. Технологическое обеспечение герметичности соединений высокоточных деталей гидроагрегатов. / Сб. трудов «Технологическое обеспечение надежности уплотнительной техники». М.: МАМИ, 1985.

35. Кусанин П.Л., Ленкевич А.В. Штамп для калибровки кольцевых деталей. А.с. N 443699.

36. Малинский В.Д., Бегларян В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытания аппаратуры исредств измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 1993.

37. Маталин А.А. Технология машиностроения. Л.: Машиностроение, 1985.

38. Машков В.Н., Хворостухин J1.A., ТорпачевВ.А. Влияние отделочно-упрочняющей обработки алмазным выглаживанием на физико-механические и эксплуатационные свойства деталей с металлопокрытиями. СПб.: Прогрессивные процессы упрочнения ППД, 1974.

39. Михин Н.М. Внешнее трение твердых тел. М.: Наука, 1977.

40. Мостеллер Ф., Тьюки Дж. Анализ данных и регрессия. М.: Финансы и статистика, 1982.

41. Недайвода А. К., Шолом А. М. Факторы и условия полета ракетной и космической техники. М.: МГАТУ, 1995.

42. Недайвода А. К., Альбрехт А. В., Шолом А. М. Физические процессы в пневмогидросистемах ЖРДУ. -М.:МАТИ, 1996.

43. Недайвода А. К. Технологические основы обеспечения качества ракетно-космической техники. М.: Машиностроение, 1998.

44. Новолицкий В.А. Способ правки изогнутых деталей путем радиоактивного облучения. А.с. N 395147 от 15.11.74.

45. Новые наукоемкие технологии в технике. Энциклопедия. Т. 10. М.: Энцитех, 1997, Т. 18. - М.: Энцитех, 2001, Т. 20. - М.: Энцитех, 2002.

46. Норри Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1981.

47. Очагов С.В., Харитонов Г.И., Саблина Л.П., Груздков С.К. Способ восстановления формы полых цилиндрических поверхностей ППД. Межотраслевой информационный листок. ГОСНИИГА, 1978.

48. Федоров А.С., Стан В.Н. Исследование влияния алмазного выглаживанияна герметичность хромового покрытия. Деп. в ЦНТИ «Волна», № Д06060, 1984, с. 4.

49. Стрельбицкий А.В. Исследование процесса алмазного выглаживания металлопокрытий при повышенных температурах. Деп. в ЦНТИ «Волна», № Д06070,1984, с. 7.

50. Довольнов А.В. Исследование коррозионной стойкости деталей с покрытием хрома методом измерения дифференциальной емкости. Сб.: Технология и производство. М: НПО Энергия, 1984, с. 253-256, ДСП.

51. Проников А.С. Основы надёжности и долговечности машин. М.: Изд-во стандартов, 1969.

52. Проников А.С., Бобрик П.И. и др. Методы расчёта надёжности технологических процессов. М.: ВНИИНМАШ, 1973.

53. Проников А.С. Надежность машин. М.: Машиностроение, 1978.

54. Разработка, исследование и внедрение технологии алмазного выглаживания на деталях типа корпус, поршень для электрогидросервопривода из стали ЭП-678. / Технический отчет № 634-ТО-173 ДСП, - М.: МАТИ, 1989.

55. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В.П. Майборода и др. Под общ. ред. В.И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989.

56. Рудзит Я.А. Микрогеометрия и контактное взаимодействие поверхностей. -Рига: Зинатне, 1975.

57. Рунион Р. Справочник по непараметрической статистике. М.: Финансы и статистика, 1982

58. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев: Наук, думка, 1984.

59. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М.: Машиностроение, 1979.

60. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Улашкин А.П. Комплексный параметр для оценки свойств поверхностей трения деталей машин. / Трение и износ. -1980. Т.1, №3, с. 436-439.

61. Рыжов Э.В., ГорленкоО.А. Технологическое управление качеством и эксплуатационными свойствами поверхностей. Тула: ТулПИ, 1980.

62. Сегерлинд Jl. Применение метода конечных элементов. / Пер. с англ. М.: Мир, 1979.

63. Смелянский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования. М.: Объединение "МАШМИР", 1992.

64. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 2002.

65. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем: Учеб. для вузов М.: Высшая школа, 2001.

66. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / Колл. авторов; Под ред. А.Г. Братухина, Г.К. Язова, Б.Е. Карасева. -М.: Машиностроение, 1997.

67. Способ исправления овальности деталей типа колец. А.с. 1201111. Хворостухин Л.А., Федоров А.С., Шишкин С.В., Патраков Н.Н., Устинов В. Д. 1984.

68. Способ обработки детали с цилиндрическим отверстием поверхностным пластическим деформированием. А.с. 1761449. Хворостухин Л.А., Федоров А.С., Шишкин С.В., Патраков Н.Н. 1990.

69. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем / Под ред. В.П. Соколова. М.: Логос, 2001.

70. Строительная механика: Программы и решения задач на ЭВМ: Учеб. пособие для ВУЗов / Р.П. Каркаускас, А.А. Крутинис, Ю.Ю. Аткочюнас и др. Под общ. ред. А.А. Чираса. М.: Стройиздат, 1990.

71. Сулима A.M., ШуловВ.А., ЯгодкинЮ.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988.

72. Суслов А.Г. Технологические обеспечение контактной жесткости соединений. М.: Наука, 1977.

73. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987.

74. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000.

75. Суслов А.Г., Улашкин А.П. Параметры, характеризующие равновесное качество поверхностей трения: В кн. Пути повышения долговечности машин. - Могилев: Изд-во НТО Машпром, 1979.

76. Теоретические основы испытаний и экспериментальная отработка сложных технических систем / J1.H. Александровская, В.И. Круглов, А.Г. Кузнецов, А.А. Кутин, A.M. Шолом. М.: Логос, 2003.

77. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве / A.M. Дальский, Б.М. Базров, А.С. Васильев и др./ Под ред. A.M. Дальского. -М.: Изд-во МАИ, 2000.

78. Технологические остаточные напряжения / Под ред. А.В. Подзея. М.: Машиностроение, 1973.

79. Упрочнение поверхностей деталей комбинированными способами. /А.Г. Бойцов, В.Н. Машков, В.А. Смоленцев, Л.А. Хворостухин. -М.: Машиностроение, 1991.

80. Усюкин В.И. Строительная механика конструкций космической техники. -М.: Машиностроение, 1988.

81. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. М.: Мир, 1969.

82. Хворостухин Л.А., Машков В.Н., Торпачев В.А., Ильин Н.Н. Обработка металлопокрытий выглаживанием. М.: Машиностроение, 1980.

83. Хворостухин Л.А. и др. Выглаживание поверхностей с металлопокрытиями синтетическими алмазами. Алмазы и сверхтвердые материалы, 1972, N 4.

84. Хворостухин Л.А., Шишкин С.В., Ковалев А.П., Ишмаков Р.А. Повышение несущей способности деталей машин поверхностным упрочнением. М.: Машиностроение, 1988.

85. Холлендер М., Вулф Д. Непараметрические методы статистики. М.: Финансы и статистика, 1983.

86. Шеннон Р. Имитационное моделирование. Искусство и наука. М.: Мир, 1978.

87. Ящерицын П.И., Рыжов Э.В., Аверченков В.И. Технологическая наследственность в машиностроении. Мн.: Наука и техника, 1977.

88. Stanic J. Merenie I kvalitet obrade. Tacnost masinske obrade. Beograd: Masinski fakultet, 1976.