автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Основы технологического обеспечения полной взаимозаменяемости ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М в условиях серийной организации производства без привлечения дополнительных капитальных затрат

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

о^П ОД

Пушкин Николай Михайлович ^ ?0П0

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛНОЙ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ УДАРНО-СПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА РУЖЬЯ ТОЗ - 87М В УСЛОВИЯХ СЕРИЙНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА БЕЗ ПРИВЛЕЧЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ КАПИТАЛЬНЫХ ЗАТРАТ

Специальность 05.02.08. - «Технология машиностроения»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2000

Работа выполнена на кафедре "Технология машиностроения" Тульского государственного университета

Научный руководитель

Официальные оппоненты

заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор И.А. Коганов

доктор технических наук, профессор Л.А. Васин

кандидат технических наук В.К.Зеленко

Ведущее предприятие ГНПП «Сплав»

Защита диссертации состоится 26 апреля 2000 г. в 12 часов в 9 учебном корпусе, ауд.101 на заседании диссертационного совета Д 063.47.02 Тульского государственного университета (300600, г. Тула, пр. Ленина,92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского Государственного университета.

Автореферат разослан 25 марта 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

_ В.Б. Протасьев

О

кт. /зз. бзз. о

* $¿1 -оТ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Первое в мире производство взаимозаменяемых ружей для армии было организовано в Туле, на Тульском оружейном заводе около 300 лет тому назад. За прошедшие столетия, одновременно с развитием техники и технологии развивались научные основы взаимозаменяемости, расширялась область се применения. И в то же время появлялись и научно обосновывались методы достижения точности, ограничивающие взаимозаменяемость. Объясняется это тем, что при высоких требованиях к точности и эксплуатационным характеристикам достижение взаимозаменяемости требует очень больших первоначальных затрат, а иногда и просто, практически невозможно.

Труднодоступные дтя взаимозаменяемости позиции иМеюЛя и в оружейном производстве. К ним относятся, в частности, все без исключения ударно-спусковые механизмы. В отечественной оружейной промышленности взаимозаменяемость этих механизмов не достигнута. И в то же время, некоторые передовые оружейные фирмы, такие как "Берета", "Винчестер". "Маузер" выпускают ружья, у которых все детали ударно-спускового меха-гапма - взаимозаменяемые В случае поломок замена деталей производится быстро, без каких либо прнгонок и отладок, самим владельцем ружья. К сожалению, мы не можем обеспечить такой уровень обслуживания, поэтому все поломки устраняются заводскими рабочим!. Это вызывает массу организационных затруднении, не говоря о затратах и престиже фирмы, в особенности, если ружья продашл за рубеж. Там наша продукция не выдерживает критики, и это очень обидно, поскольку по остальным основным параметрам наши ружья имеют отличные показатели.

Из сказанного следует, что проблема достижения взаимозаменяемости ударно-снусковых механизмов для отечественного оружейного производства - задача весьма актуальная.

з

Настоящая диссертация выполнялась конкретно для ударно спускового механизма охотничьего одноствольного самозарядного ружь. ТОЗ-87М, которое выпускается в нескольких модификациях. Можно смел< утверждать, что нами создана весьма перспективная конструкция, пользую щаяся большим спросом у любителей и промысловиков. Решив проблем взаимозаменяемости ударно-спусковых механизмов, мы вполне можем рас считывать на победу в нашей "борьбе" с конкурирующими фирмами.

Положительные результаты, достигнутые при выполнении настояще го исследования, послужили своего рода импульсом доя продолжения рабо' по обеспечению взаимозаменяемости основных сборочных единиц ружья.

Цель и задачи работы.

Конечной целыо настоящей работы шляется достижение полно! взаимозаменяемости ударно-спускового механизма ружья 'ГОЗ-87 в условия: серийного производства с различным масштабом выпуска, без привлечени дополнительных капитальных затрат для его организации.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следую щие задачи:

1. Разработать основы современной методологии размерно технологического анализа с привлечением для его реализации компьютерно: графики.

2. На примере корпуса ударно-спускового механизма обосновать кон цепцию построения технологического процесса изготовления корпусных де талей подобного типа, характеризуемых наличием системы точно раснолс женных координатных отверстий.

3. Обосновать и практически осуществить конструкцию расточное лопаточного сверла с негативной геометрией в плане. Экспериментально до казать, что при обработке такими сверлами глубоких отверстий 0 3...3.5 м; уводы практически отсутствуют. >■.. . . .

4. Провести компьютерную и производственную оценку достижения уровня взаимозаменяемости, т.е. проверку достижения цели настоящего исследования.

Автор защищает:

- Результаты размерно-технологического анализа ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М, на основании которых разработан комплекс мероприятий, обеспечивающих достижение ПОЛНОЙ взаимозаменяемости в условиях серийного производства, без привлечения дополнительных капитальных затрат;

- Принципы работы и конструкцию расточного лопаточного сверла с негативной геометрией в плане, при использовании которого для образования глубоких и точных отверстий малого диаметра, практически полностью отсутствуют уводы осей отверстий.

- Результаты статистического исследования значений уводов, а также результаты измерения формы образующегося отверстия в поперечном и продольном сечениях;

- Концепцию построения технологического процесса изготовления корпусной детали с системой точно обработанных координатных отверстий;

- Результаты проверки достигнутого уровня взаимозаменяемости, т.е. результаты достижения поставленной цели.

Общая методика исследований

Диссертация базируется на комплексе теоретических основ достижения точности, а именно, теории вероятностей, теории размерных цепей, теории базирования и построения рациональных технологических процессов. Соответственно использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. На завершающей стадии работы использован компьютерный графтгчеекии анализ взаимодействия деталей механизма, позволивший оце-

нить точность взаимного положения исполнительных поверхностей деталс! при достижении полной взаимозаменяемости.

Научная новизна

Разработаны основы технологического обеспсчсши условий дости жения полной взаимозаменяемости сложшлх рычажных механизмов в уело виях серийной организации производства, без привлечения дополнительны; капитальных затрат.

Практическая реализация

Диссертация выполнялась конкретно в целях усовершенствовани; производства ружей моделей ТОЗ-87М, выпускаемых на Тульском оружей ном заводе.

На первом этапе внедрения завершено изготовление опытной парта взаимозаменяемых ударно-спусковых механизмов (20 штук). Получены пс ложительиые результаты; цель диссертации - достигнута.

В настоящее время:

- завершена организация участка по изготовлению взаимозаменяемы ударно-спусковых мехшшзмов;

- начат комплекс работ, целыо которых является достижение взаимоза меняемости основных сборочных комплектов ружья ТОЗ-87М и ее модифи каций.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены и о£ суждены на расширенной научно-технической конференции кафедры техне логии машиностроения ТулГУ, посвященной проблемам взаимозаменяемс ста в оружейном производстве.

Публикации

По материалам проведенных исследований опубликовано 8 печагны

работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из наименований. Работа содержит страниц машинописного текста, рисунков и таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Конструктивная схема ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М, показанная на рис.1 в достаточной степени иллюстрирует сложность решаемой задачи. Об этом же в достаточной мере свидетельствуют и результаты размерно-технологического анализа, приведенного на первом этапе исследования. Фрагмент такого анализа показан на рис 2., где изображен комплекс связанных размерных цепей, которые определяют схему расположения деталей механизма при отладке взаимодействия курка с крючком спусковым. Согласно схеме величина замыкающего звена - зазора А определяется по уравнению Д = в - с. Геометрические зависимости для определения размеров ей с весьма громоздки. Они завися от очень большого (около двадцати) количества независимых параметров.

В этих условиях обеспечить взаимозаменяемость практически невозможно: отклонения каждого размера (составляющего звена цепи) не должны превышать, в среднем, 0,005 мм. Аналогичные расчеты были выполнены для всех замыкающих звеньев в соответствии с рекомендациями конструкторской документации по отладке механизма.

Размерные цепи, построенные для каждого из регламентируемых положений механизма нельзя рассчитывать независимо, изолированно друг от друга. Только совместное, одновременное их решение обеспечит нормальное функционирование механизма. Следовательно, здесь мы имеем дело с функционально связанными размерными цепями.Одновременность и качество их решения - есть самая высокая оценка профессионального мастерства сбор-щика-отла дчика.

1 - курок; 2 - подаватель; 3 - стержень; 4 - корпус;5 - крючок спусковой; 6 - предохранитель; 7-клин; 8 - фиксатор; 9 - пружина; 10 - штифт; 11 - штифт; 12 - иттфт; 13 - винт; 14 - пружина; 15 - пружина; 16- разоби(ителъ

и размерные цепи при отладке взаимодействия курка с крючком спусковым

Таким образом, действующая на предприятии система простановки размеров и допусков в своей основе предопределяет регламентированное функционирование механизма за счет высокой квалификации умельцев.

Сборка механизма из взаимозаменяемых деталей автоматически обеспечивает одновременность решения всех функционально связанных размерных цепей, но для этого необходима новая упорядоченная система простановки размеров и допусков.

В соответствии с результатам! анализа, основным условием достижения взаимозаменяемости является высокая точность координат центров отверстий в корпусе механизма. Допуски координатных размеров с учетом зазоров з шарнирах должны бьггь не более ±0,01 м.

' В ряде случаев общие принципы обработки систем точных координатных размеров приходится интерпретировать - приспосабливать к специфике возникающих задач. К таким особым случаям следует отнести проблему обработки систем точных координатных отверста! в корпусах сложных механизмов и, в частности, в корпусе ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М.

На рис. 3 показана упрощенная, по отношению к внешним контурам, схема расположсшш координатных отверстий в этом корпусе. При использовании станков с ЧПУ КФП - 250 предписанная точность +0,01 мм вполне достижима. И в то же время обработка отверстий на этих станках далеко не обеспечивает полпый успех в достижении взаимозаменяемости,.так как точность координат, достигнутая на входе в начале обработки, нарушается на выходе, причем весьма значительно, вследствие неизбежности уводов осей отверстий.

Неизбежность уводов является дополнительной весомой причиной того, что ни конструкторы, ни технологи предприятия не предпринимали попыток достижения взаимозаменяемости.

Задача ограничения уводов встала и перед нами, ибо реально сташпъ

т

юп

85*0,01

. 1*0 fil 32'Ьт

9,5*0,01

2отв. П5.2"

Зотв.

03

ж

ОЗ.б'"

-t

48,5*0,01

2orag8,5 \

53,5*0,01

70'0.01

76*0,01

♦aoi

Рис. 3. Операционный эскиз после сверления координатных отверстий.

Размеры 8 ±0,01 и ¡7,5 ±0,01 проставлены от установочных баз приспособления. Размеры включают гарантированный припуск 0,03... 0,5 мм на обработку контура детали

вопрос о достижении взаимозаменяемости можно лишь в случае, если уводы будут ограничены возможным минимумом (в первом приближении мы приняли этот минимум равным ±0,015 мм).

Приступая к решешпо этой проблемы, мы не имели информации с том, как обстоит дело в известных зарубежных фирмах, выпускающих весьмг качественное оружие с высоким уровнем взаимозаменяемости. Очевидно, эт( know-haw тщательно охраняется. Для того чтобы самостоятельно прибли зиться к достижению поставленной цели, мы проанализировали общемаши ностроительный опыт и, в частности, опыт оружейной и артиллерийско! промышленности по безуводному сверлению и растачиванию глубоких от верстий - каналов стволов.

В отличие от общепринятой концепции построения операций глубо

кого сверления, когда само направление инструмента после захода обеспечивается опорами его на стенки отверстия, противоположные направлению результирующей силы резания, нами, наоборот, созданы условия (негативная геометрия в плане), когда результирующая сила резания направлена па образующую отверстия, по которой обкатывается вспомогательная калибрующая грань инструмента. Эта грань в процессе обработки находится в постоянном контакте со стенками отверстия. Таким образом, можно сказать, что сверло работает в режиме самообкатывания. За счет этого и обеспечивается высокая прямолинейность отверстия и отсутствие уводов.

Схематизированное изображение конструкции одноперового расточного лопаточного сверла с негативной геометрией в плане, находящегося в работе, показано на рис. 4.

Разработанная нами технология обработки точного глубокого отверстия малого диаметра содержит три перехода:

1. Обработка мерным жестко закрепленным инструментом заходного отверстия на длину (2,5-4-3,0)0.

2. Предварительное сверление (перфорация).

3. Око1гчательное растачивание лопаточным сверлом.

Инструментальные блоки и схемы наладок для осуществления переходов показаны на рис. 5.

На этапе выполнения опытных работ, по всему комплексу проблем, направленных на достижение взаимозаменяемости ударно-спускового механизма, необходимо было вначале убедиться в устошмвости результатов по безводному сверлению координатных отверстий. Измерили значений уводов производилось параллельно в ЦЙЛах оружейного и машиностроительного заводов. Статистическая обработка результатов измерений позволила установить:

1. Измеренные значения уводов находились в пределах погрешности измерения по принятой технологической схеме.

-I

< с,

Ьс О"

со

0

1

о *

я

Е

о го

э-§

э-в £

Вспомогательная /кромка"

Главная режущая кромка

Рис.4. Сверло одностороннего резания

Рис.5. Инструментальные блоки: а - обработка заходного отверстия 03 мм; б - сверление на проход 02 мм; в — окончательная обработка 03мм

2. Отклонения оси отверстия относительно перпендикуляра к базово плоскости незначительны.

Это объективно подтверждается числовыми характеристиками зак< нов распределений вероятностей, полученных на основании опытных да] ных.

Для измерения формы обработанных отверстий в продольном и пот речном сечениях нами использовался кругломер фирмы Taylor Hobson (ода из последних моделей). Измерения отверстий 5,2 мм на длине 7 диаметре производились при помощи специально изготовленного щупа. Типовь круглограммы позволяют дать очень высокую оценку качества обработают отверстий по круглоте на всех высотных ypoBimx. Наложение круглограм: полученных для каждого отверстия на различных высотных уровнях, тао позволило убедиться в том, что и уводы осей практически отсутствуют.

Для измерения шероховатости поверхности после обработки расто ными лопаточными сверлами использовались образцы, с которых были сн ты круглограммы. Можно считать, что шероховатость поверхности соотве ствует б +7 классам чистоты.

Изложенные выше результаты первого этапа исследования послужи основой для проектирования новых технологических процессов изготовлен] корпуса и основных деталей рычажной системы, обеспечивающих достиж ние главной цели - взаимозаменяемости ударно-спускового механизма.

Нами разработан вариант технологического процесса изготовлен корпуса механизма, значительно отличающийся от действующего на пре приятии. Недостатки последнего можно сформулировать в следующих пун тах:

1. Несоблюдение принципа единства технологических баз.

2. Отсутствие связи между конструкторскими базами корпуса и к робки.

3. Неоправданное перемешивание цепного и координатного методо;

достижения точности.

В общем машиностроении при обработке корпусных деталей принцип построения маршрута от единых технологических баз реализуется по тради-циошюй схеме: плоскость (основная технологическая база) и два отверстия иод установочные пальцы - круглый и срезанный. При ближайшем рассмотреть! конструкции корпуса ударно-спускового механизма мы убедились, что и здесь (для классической "оружейной" детали) традиционная схема базирования может быть реализована как нельзя лучше. Даже формальное сопоставление маршрутов обработки - действующего и предлагаемого, говорит в пользу последнего. Если в действующем маршруте используются более десяти различных схем базирования (следовательно, и более десяти различных схем приспособлений), то в предлагаемом все установки - одинаковы.

Для полного решет [я задачи - достижения взаимозаменяемости ударно-спускового механизма - помимо корпуса - основной базовой детали - оказалось необходимым существенно рационализировать и технологию изготовления основных деталей шарнирной системы: курка, крючка спускового и

разобщителя.

Конструктивно эти детали рычажной систем,I представляют собою пластины, связанные с корпусом точным шарнирным соединением. Наружные контуры деталей - в основном "свободные" поверхности, которые плавно переходят в исполнительные поверхности крючков, зацепов, упоров и т.п.

Положение каждой точки исполнительной поверхности может быть задано радиусом окружности, центр которой располагается на осп поворота рычага, и угловой координатой в принятой системе отсчета.

Для построения контуров каждого рычага, как сочетания свободных и исполнительных поверхностей, необходима своя система координат, привязанная к оси поворота рычага. Удобно, если это будет прямая линия, соединяющая центр поворота с наиболее удаленным технологическим отверстием. Изложенные выше условия должны быть положены в основу построения

чертежей деталей и разработки программ для прецизионных электроэрозионных вырезных проволочных станков с ЧПУ. Эти же условия послужили поводом к полному пересмотру технологии изготовления трех основных дета лей рычажной системы. Эта большая трудоемкая работа уже начата, по i рамках настоящей диссертации не рассматривается.

Экспериментальная проверка результатов выполненной диссертации -проверка результатов достижения цели - производилось по двум направле ниям:

а. Оценка качества сборки с использованием компьютерных графине ских приложений (программ).

Для изображешш и анализа в диссертации использован векторньй графический редактор Corel DRAW!, версия 9.0. Данное прмраммное обес печеше даст возможность: получить чертежи деталей, выполненные с точно стью 0,001 мм (!); группировать отдельные графические элементы, в одщ объект; изменять положение объекта относительно его базовой точки, осу ществлять масштабирование, отражение, поворот, увеличите отдельной участка.

На первом этане работы с компьютером были вычерчены основньк детали механизма и определены их базовые точки. На следующем этане про ведена непосредствешю "сборка" узлов и всего механизма. Далее на плоско} модели осуществлена имитация перемещений деталей в мехагавме. При этч» можно оценить работоспособность данного механизма, выжига» наиболее ра циональную конструкцию, как отдельных деталей, так и всего механизма i целом.

После предварительной оценки работы узла можно переходить к про верке заданных норм точности. Основные ее фрагмента показаны на рис. 61 7 в сравнении двух методов достижения точности: пригонкой-отладкой и npi условии полной взаимозаменяемости деталей.

В случае если используется пршоика-отладка, то на схемах отчетливо

Рис. б. Схема взаимодействия курка с разобщителем: а — достижение заданных норм точности пригонкой; б - достижение заданных норм точности при сборке взаимозаменяемых деталей

Рис. 7. Схема взаимодействия курка с крючком спусковым: а - достижение заданных норм точности пригонкой; б - достижение заданных норм точности при сборке взаимозаменяемых деталей

видны места пригонок, которые назначает конструктор и минимальная величина припуска на доработку той или иной поверхности.

Если же требуется обеспечить взаимозаменяемость, то для каждого замыкающего звена определяются возможные его отклонения от номинальных значений, определяющих нормальное функционирование. Конечный результат проверки по всем четырем нормируемым положениям свидетельствует о возможное™ достижения полной взаимозаменяемости.

б. Натурная проверка по результатам изготовления опытной партии -20 комплектов.

Проверка норм точности механизма по всем четырем нормируемым положениям в соответствии с пунктам! а. и б. свидетельствует о достижении ПОЛНОЙ взаимозаменяемости.

Таким образом, основную цель диссертации можно считать достигнутой. Положительные результаты выполненной работы послужили стимулом для выработки общей концепции производства на, ТОЗе взаимозаменяемых ружей. Эта концепция нашла отражение в заключительном разделе диссертации. Конструкторско-техиологическая проработка даст положительный ответ на возможность достижения взаимозаменяемости основных сборочных комплектов ружья ТОЗ - 87М.

Перспективы перехода к полной взаимозаменяемости производства ружей на предприятии не представляется нам отдаленной мечтой. Наоборот, мы готовимся к организации автономного замкнутого производства ружей, положив в основу перспективную модель ТОЗ - 87М и ее модификации.

Именно такое глобальное (для нашего предприятия) решите вопроса позволит, наряд)- с повышение качества проекции, получить весьма существенный экономический эффект.

Только от внедрения взаимозаменяемости одного сборочного комплекта ударно-спускового механизма экономически! эффект на годовую программу 10 ООО гат./год составляет 108,4 тыс. руб. В основном он достиг-

нут за счет весьма значительного сокращения трудоемкости сборки. Следуе к тому же учитывать, что внедрение взаимозаменяемое™ только одного ме ханизма дает моральное право предприятию увеличить отпускную цену з каждое проданное ружье ие менее чем на 5%. В тоге это принесет преднрн ятию ~2 млн. руб. дохода.

В случае же перехода к общей взаимозаменяемости мы надеемся пс лучить не менее 10 хин. руб. за счет снижения трудоемкости сборки и новы шеиия отпускной цены на ружья.

ВЫВОДЫ

В диссертации изложены основные принципы построения технолога ческих, процессов и приемов обработки, позволивших впервые в стране осу ществить производство взаимозаменяемых ударно-снусковых механизме охотничьих ружей. Несмотря на специфику объекта, материалы, изложеины в диссертации, могут быть использованы в самых различных отраслях мало построения и приборостроения.

1. В диссертации в полной мере использована и получила далыюйше развитие методика размерно-технологического анализа. Примените его объекту исследования позволило представить механизм как комплекс фут ционально связашшх размерных цепей, одновременность решения которы определяет действия слесарей-отладчиков при ручной отладке механизма, т есть при отсутствии взаимозаменяемости.

2. Отказ от ручной сборки-отладки, то есть переход к взаимозамен» мости, возможен, если положение интересующей нас поверхности (в то числе любой точки исполнительных поверхностей деталей механизма) опр< делится координатой от одной базы. Это предопределяег нсукоснительнс применение координатного метода достижения точности, при использовани которого в максимальной степени реализуется принцип работы от одних б; (в ряде случаев без переустановки заготовки). Указанный принцип в полно мере использован при переработке конструкторской документации и пр

проектировании нового технологического процесса.

3. Многолетний опыт работы предприятая говорит о том, что при обработке в кондукторах глубоких отверстий малого диаметра избежать уводов не удается. Подчас они достигают значительной величины - па 2-^3 порядка больше допусков на координаты отверстий. Таким образом, не решив проблему минимизации родов нельзя реально говорить о решении проблемы взаимозаменяемости.

В диссертации логически обоснована конструкция и принцип работы лопаточного одноперового расточного сверла с негативной геомегрией в плане. При работе этими сверлами практически отсутствует увод осей отверстий. Вследствие действия результирующей силы резания калибрующее лезвие не отрывается от стенок обрабатываемого отверстия - сверло работает в режиме самообкатывапия.

4. Приведены результаты статистического анализа уводов при обработке отверстий 03 мм и 03,5 мм в штатных заготовках. Результаты и в том и в др\том случаях почти не имели отличий. Распределения значений уводов при обработке отверстий 03,5 мм, иллюстрируемые в тексте диссертации, являются объективным доказательством почти полного отсутствия уводов), аче-ния уводов находились в пределах погрешности измерений принятой в экс-периме1гге метрологической схемы.)

Точность формы отверстия в поперечном и продольном сечениях определялась на различных но длине отверстия уровнях на основании расшифровки круглограмм. Полученные результаты позволяют констатировать:

• очень высокие показатели по кру^лости па всех высотных уровнях;

♦ почти полное отсутствие уводов.

5. Расточные лопаточные сверла с негативной геометрией в тане могут быть использованы в любых отраслях машиностроения и приборостроения, особенно в тех случаях, когда необходимо обеспечить точные координаты выхода отверстия. Этим не ограничиваются перспективы расширения об-

ласти применения расточных лопаточных сверл с негативной геометрией i плане. На основе накопленного опыта нами начаты работы но использовании этих сверл для чистового растачивания стволов охотничьих ружей. Hpi удачном их разрешении могут быть полностью или частично исключен], операции правки в технологической маршруте обработки стволов.

6. Экспериментальная проверка результатов выполненной диссертацш производилась по двум нгшравлениям:

а. Оценка качества сборки с помощью компьютерной графики.

Для изображения и анализа нами был использован векторный графиче ский редактор - Corel DRAW! (версия 9.0). При использовании данного ре дактора был проведен размерно-технологический анализ ударно-спусковог< механизма ружья ТОЗ- 87М. Работа механизма иллюстрировалась на иле ской модели. Модель позволяет оценить работоспособность механизма, вы явить наиболее рациональную конструкцию, как отдельных деталей, так i всего механизма в целом (рис. 6, 7).

б. Натурная проверка по результатам изготовления опытной партии • 10 комплектов. Проверка норм точности механизма по всем четырем норлш руемым положениям в соответствии с пунктами а и б, свидетельствует о воз можности достижения ПОЛНОЙ взаимозаменяемости.

7. Положительные результаты выполненной работы послужили стим) лом для выработки общей концепции производства на ТОЗе производств взаимозаменяемых ружей. Эта концепция нашла отражение в заключител1 ном разделе диссертации. Конструкторско-технологическая проработка дае положительный ответ на возможность достижения взаимозаменяемости ot новных сборочных комплектов ружья ТОЗ - 87М.

8. Внедрение взаимозаменяемости одного сборочного комплекта ударно-спускового механизма - дает возможность получить экономически эффект 108,4 тыс. руб. (на программу -10 ООО шт.). В основном он достигну за счет сокращения трудоемкости сборки. Следует к тому же учитывать, чт

внедрение взаимозаменяемости только одного механизма дает моральное ipaeo предприятию увеличить отпускную цену за каждое проданное ружье че менее чем на 5%. В итоге это принесет предприятию около 2 млн. руб. до-гада.

В случае же перехода к общей взаимозаменяемости мы надеемся полу-нггь 10 млн. руб. за счет снижения трудоемкости сборки и повышения отпу-жной цены на ружья.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Коганов И.А., Никифоров А.П., Пушкин Н.М. Особенности технологии i инструменты для обработки систем глубоких (L > 10d) и точных коорди-1атных отверстий малого диаметра (02,5 -н 3,5) // Известия ТулГУ, серия Машиностроение» вып. 5, с. 36-41.

2. Пушкин Н.М. Теоретические и технологические основы простановки эазмеров и допусков при конструировании малогабаритных корпусных ¡ложнопрофильных деталей с системой точного расположения координатных )тверстий // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, с. 76-82.

3. Пушкин Н.М. Рациональная технологическая схема изготовления малогабаритных корпусных сложнопрофильных деталей с системой точного рас-юложения координатных отверстий // Известия ТулГУ, серия «Машино-ггроение» вып. 5, с. 68-76.

4. Пушкин Н.М., Анисшюва М.А., Мельниченко В.В. Конструкция и техно-югия изготовления одноперовых расточных сверл для обработки глубоких угверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» !ып. 5, с. 90-96.

5. Пушкин Н.М., Анисгшова М.А., Мельниченко В.В. Экспериментальное ^следование статистических параметров значений уводов при обработки •лубоких отверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, с. 96-102.

6. Патент 2122490. № заявки 96107517 от 16.04.96 г. Пороховой монтажный пистолет / Н.М. Пушкин, В.М. Хапренков, В.Г. Усков.

7. Патент. № заявки 99112414 от 7. 06. 99 г. Дульная насадка/ Н.М. Пушкин, В.В. Трибрат, В.П. Торгушин, А.Е. Пузанов, Л.Л. Кузнецов, З.М. Сегал.

8. Заявка № 2000100139 от 5. 01.00 г. Способ сверления глубоких отверстий малого диаметра и лопаточное сверло одностороннего резания / Н.М. Пушкин, И.А. Коганов, А.П. Никифоров, Н.В. Бабанин.

ВВЕДЕНИЕ.

1.РАЗМЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УДАРНО-СПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА.

1.1. Состояние вопроса.

1.2. К вопросу о точности при сверлении по кондукторам.

1.3. Особенности технологии и инструмент для обработки систем глубоких (Ь > 10с!) и точных координатных отверстий малого диаметра (0 2,5 4- 3 мм).

1.3.1. Состояние вопроса.

1.3.2. Выявление теоретических предпосылок и разработка конструкции инструмента для обработки глубоких отверстий малого диаметра с минимальным уводом.

1.3.3. Особенности построения технологического процесса обработки глубоких и точных координатных отверстий малого диаметра. Инструментальные блоки и вспомогательная оснастка.

ВЫВОДЫ.

2. ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА ОДНОПЕРОВЫМИ РАСТОЧНЫМИ СВЕРЛАМИ С НЕГАТИВНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ В ПЛАНЕ. РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТИХ СВЕРЛ В ОБЪЕКТАХ ОБЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.

2.1. Экспериментальные исследования точностных характеристик процесса обработки глубоких отверстий малого диаметра.

2.1.1. Экспериментальное исследование статистических параметров значений уводов.

2.1.2. Выводы по результатам статистического анализа.

2.1.3. Экспериментальное исследование геометрических характеристик отверстий.

2.1.4. Шероховатость поверхности.

2.1.5. К вопросу об уменьшении радиального биения инструментов, участвующих в образовании отверстий.

2.2. О возможности расширения области применения расточных одноперовых лопаточных сверл с негативной геометрией в плане.

2.2.1. Чистовое глубокое растачивание каналов стволов стрелкового и артиллерийского оружия.

2.2.2. Достижение точных координат отверстия на выходе.

ВЫВОДЫ.

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ УДАРНО - СПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТИГНУТОГО УРОВНЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ.

3.1. Изготовление корпуса механизма.

3.1.1. Построение технологического маршрута и выбор технологических баз.

3.1.2. Калибровка - развертывание отверстий.

3.1.3. Типовая наладка операции предполагаемого технологического процесса.

3.1.4. Объединение корпуса с коробкой.

3.1.5. Некоторые особенности обработки отверстий 08,5 мм (под предохранитель) и 05,2 мм (конструкторские и технологические базы).

3.2. Изготовление основных деталей рычажной системы: курка, спускового крючка, разобщителя.

3.2.1. Особенности разработки конструкторской и технологической документации.

3.3. Экспериментальная проверка результатов выполненной работы.

ВЫВОДЫ.

4. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ СБОРОЧНЫХ КОМПЛЕКТОВ СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ НА ТОЗ ОХОТНИЧЬИХ РУЖЕЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ, ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ.

ВЫВОДЫ.

Название темы у специалиста, читающего материалы представленной нами диссертации, наверное, вызовет некоторое недоумение. Ведь всем известно, что именно на Тульском оружейном заводе около 300 лет тому назад впервые в мире было организовано взаимозаменяемое производство боевых ружей для Русской армии. Это явилось прямым следствием неукоснительного исполнения указов и предписаний Петра Великого.

Опуская ретроспективные подробности этого великого достижения, отметим только, что оно было основано на строго продуманной системе эталонов деталей и слесарно-опиловочных калибров. То есть задача решалась за счет использования в массовых масштабах ручного труда высококвалифицированных рабочих. Высокое качество ручного труда явилось источником славы Тульских оружейников. Но, как это часто бывало (и бывает) в истории техники, оно же и явилось своего рода тормозом развития техники и технологии оружейного производства, в котором современные достижения в области механической обработки на станках получили лишь ограниченное применение. И в этом отношении оружейному производству все время приходилось догонять передовые отрасли машиностроения [2, 10].

Возвращаясь к взаимозаменяемости, следует отметить, что при высоких точностях и эксплуатационных требованиях достижение взаимозаменяемости требует очень больших первоначальных затрат, а иногда и просто невозможно. Даже в таком высокоразвитом производстве, как автомобильное (его обычно приводят как эталон для сравнения) не решена проблема взаимозаменяемости зубчатых колес главной передачи. Труднодостижимые для взаимозаменяемости позиции имеются и в оружейном производстве. К ним относятся, в частности, все без исключения ударно-спусковые механизмы. Ниже в основном тексте диссертации на основании размерного анализа будет показано, что без определенного (пусть небольшого) прорыва в части повышения точности только одной технологической операции - сверления точных глубоких отверстий в корпусах механизмов - задачу решить не удается. До настоящего времени в отечественной оружейной промышленности этого прорыва, к сожалению, не произошло. И в то же время некоторые зарубежные фирмы «Beretta», «Browning», «Winchester», «Remington» выпускают ружья, у которых все детали ударно-спускового механизма - взаимозаменяемые. В случае поломок замена деталей производится быстро, без каких либо пригонок, самим владельцем ружья. К сожалению мы не можем обеспечить такой уровень обслуживания, поэтому все поломки (в данном случае речь идет об ударно-спусковом механизме) устраняются заводскими рабочими. Это вызывает массу организационных затруднений, не говоря о затратах, в особенности, если ружья проданы за рубеж. Там наша продукция не выдерживает конкуренции и это очень обидно, поскольку по остальным основным параметрам наши ружья имеют отличные показатели.

Из сказанного следует, что проблема достижения взаимозаменяемости ударно-спусковых механизмов для отечественного оружейного производства - задача весьма актуальная. Далее будет видно, как мы этого добились. Мы отнюдь не уверены, что пошли по пути наших зарубежных конкурентов (свои секреты know-haw они не раскрывают).

Настоящая диссертация выполнялась конкретно для ударно-спускового механизма охотничьего пятизарядного автомата ТОЗ-87М, который выпускается в нескольких модификациях. Отбросив излишнюю скромность, можно сказать, что нами создана весьма удачная перспективная конструкция, пользующаяся большим спросом у любителей и промысловиков. Решив проблему взаимозаменяемости ударно-спусковых механизмов, мы можем смело рассчитывать на победу в нашей «борьбе» с конкурирующими фирмами.

Для достижения поставленной цели нами выполнен размерно-технологический анализ ударно-спускового механизма ружья ТОЗ 87М, на основании которого выявлены направления работ по достижению взаимозаменяемости. Было установлено, что главным условием для решения этой задачи является высокая точность координат отверстий, в которых монтируются оси шарнирно-рычажной системы механизма.

В дополнение к использованию известных в машиностроении приемов достижения точности координат отверстий, оказалось необходимым решить важную (и не только для оружейного производства) задачу обработки глубоких отверстий малого диаметра (2,5.3 мм) практически без увода. Анализ известных в оружейном и артиллерийском производствах решений по обработке каналов стволов показал, что прямое копирование в нашей задаче при столь малых диаметрах - невозможно. Однако, чисто логическое сопоставление известных решений помогло найти правильный путь к достижению безуводовой обработки. Он состоит в изменении традиционной формы рабочей части перового сверла, которое легко достигается при его изготовлении - заточке.

Многочисленные эксперименты дали возможность убедиться в правильности найденного решения, что послужило основой дальнейшего проведения исследовательских и опытно-конструкторских работ по следующим направлениям:

1. Теоретическое обоснование технологии обработки системы точных, координатных, глубоких отверстий малого диаметра в корпусных деталях оружия. Разработка для этой цели специальной оснастки - режущего и вспомогательного инструмента.

2. Экспериментальное исследование точности изготовления координатных отверстий на эталонных образцах и серийных деталях, а также экспериментальное исследование, целью которого является установление наиболее рациональной формы рабочей части перового расточного сверла, направленное на повышение стойкости при сохранении эффекта безуводового сверления.

3. Разработка и осуществление принципиально новой (для оружейного производства) системы базирования корпуса на операциях механической обработки. Для новой системы базирования произведен (исходя из условий взаимозаменяемости) пересчет размеров и допусков на изготовление, как самого корпуса, так и входящих в него деталей механизма.

4. Разработка технологии выполнения ключевых операций по изготовлению корпуса и входящих в него деталей шарнирно- рычажной системы.

В соответствии с изложенным диссертация состоит из следующих разделов:

ВЫВОДЫ

В диссертации изложены основные принципы построения технологических процессов и приемов обработки, позволивших впервые в стране осуществить производство взаимозаменяемых ударно-спусковых механизмов охотничьих ружей. Несмотря на специфику объекта, материалы, изложенные в диссертации, могут быть использованы в самых различных отраслях машиностроения и приборостроения.

1. В диссертации в полной мере использована и получила дальнейшее развитие методика размерно-технологического анализа. Применение его к объекту исследования позволило представить механизм как комплекс функционально связанных размерных цепей, одновременность решения которых определяет действия слесарей-отладчиков при ручной отладке механизма, то есть при отсутствии взаимозаменяемости.

2. Отказ от ручной сборки-отладки, то есть переход к взаимозаменяемости, возможен, если положение интересующей нас поверхности (в том числе любой точки исполнительных поверхностей деталей механизма) определится координатой от одной базы. Это предопределяет неукоснительное применение координатного метода достижения точности, при использовании которого в максимальной степени реализуется принцип работы от одних баз (в ряде случаев без переустановки заготовки). Указанный принцип в полной мере использован при переработке конструкторской документации и при проектировании нового технологического процесса.

3. Многолетний опыт работы предприятия говорит о том, что при обработке в кондукторах глубоких отверстий малого диаметра избежать уводов не удается. Подчас они достигают значительной величины - на 2+3 порядка больше допусков на координаты отверстий. Таким образом, не решив проблему минимизации уводов нельзя реально говорить о решении проблемы взаимозаменяемости.

В диссертации логически обоснована конструкция и принцип работы лопаточного одноперового расточного сверла с негативной геометрией в плане. При работе этими сверлами практически отсутствует увод осей отверстий. Вследствие действия результирующей силы резания калибрующее лезвие не отрывается от стенок обрабатываемого отверстия - сверло работает в режиме самообкатывания.

4. Приведены результаты статистического анализа уводов при обработке отверстий 03 мм и 03,5 мм в штатных заготовках. Результаты и в том и в другом случаях почти не имели отличий. Распределения значений уводов при обработке отверстий 03,5 мм, иллюстрируемые в тексте диссертации, являются объективным доказательством почти полного отсутствия уводов (значения уводов находились в пределах погрешности измерений принятой в эксперименте метрологической схемы.)

Точность формы отверстия в поперечном и продольном сечениях определялась на различных по длине отверстия уровнях на основании расшифровки круглограмм. Полученные результаты позволяют констатировать:

• очень высокие показатели по круглости на всех высотных уровнях;

• почти полное отсутствие уводов.

5. Расточные лопаточные сверла с негативной геометрией в плане могут быть использованы в любых отраслях машиностроения и приборостроения, особенно в тех случаях, когда необходимо обеспечитьТочные координаты выхода отверстия. Этим не ограничиваются перспективы расширения области применения расточных лопаточных сверл с негативной геометрией в плане. На основе накопленного опыта нами начаты работы по использованию этих сверл для чистового растачивания стволов охотничьих ружей. При удачном их разрешении могут быть полностью или частично исключены операции правки в технологической маршруте обработки стволов.

6. Экспериментальная проверка результатов выполненной диссертации производилась по двум направлениям: а. Оценка качества сборки с помощью компьютерной графики.

Для изображения и анализа нами был использован векторный графический редактор - Corel DRAW (версия 9.0). При использовании данного редактора был проведен размерно-технологический анализ ударно-спускового механизма ружья ТОЗ - 87М. Работа механизма иллюстрировалась на плоской модели. Модель позволяет оценить работоспособность механизма, выявить наиболее рациональную конструкцию, как отдельных деталей, так и всего механизма в целом (рис). б. Натурная проверка по результатам изготовления опытной партии -10 комплектов. Проверка норм точности механизма по всем четырем нормируемым положениям в соответствии с пунктами а и б, свидетельствует о возможности достижения ПОЛНОЙ взаимозаменяемости.

7. Положительные результаты выполненной работы послужили стимулом для выработки общей концепции производства на ТОЗе производства взаимозаменяемых ружей. Эта концепция нашла отражение в заключительном разделе диссертации. Конструкторско-технологическая проработка дает положительный ответ на возможность достижения взаимозаменяемости основных сборочных комплектов ружья ТОЗ - 87М.

8. Внедрение взаимозаменяемости одного сборочного комплекта -ударно-спускового механизма - дает возможность получить экономический эффект 108,4 тыс. руб. (на программу - 10 000 шт.). В основном он достигнут за счет сокращения трудоемкости сборки. Следует к тому же учитывать, что внедрение взаимозаменяемости только одного механизма дает моральное право предприятию увеличить отпускную цену за каждое проданное ружье не менее, чем на 5%. В итоге это принесет предприятию около 2 млн. руб. дохода.

В случае же перехода к общей взаимозаменяемости мы надеемся получить 10 млн. руб. за счет снижения трудоемкости сборки и повышения отпускной цены на ружья.

1. Балашкин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. - 559 с.

2. Взаимозаменяемость и технические измерения в машиностроении /Балашкин Б.С., Волосов С.С., Дудин-Барковский Н.В. и др. М.: Машиностроение, 1072. 616 с.

3. Гурман В. Е. Теория вероятности и математическая статистика. Изд. 4-е, доп. Учеб. Пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1972. 368 с.

4. ГОСТ 14.201- 83 Общие правила обеспечения технологичности изделия. -Взамен ГОСТ 14.201- 73; Введ. 01.01.83 -М.: Изд-во стандартов, 1983.- 13 с.

5. Заявка № 2000100139 от 5. 01.00 г. Способ сверления глубоких отверстий малого диаметра и лопаточное сверло одностороннего резания / Н.М. Пушкин, И.А. Коганов, А.П. Никифоров, Н.В. Бабанин.

6. Коганов И.А., Никифоров А.П. Функционально связанные размерные цепи. Сборник «Технология механической обработки и сборки» ТулГУ, 1997.

7. Коганов И.А., Никифоров А.П. Методические основы достижения точности сборочных комплектов при функциональном виде связей размерных цепей. Известие ТулГУ Сборник трудов 1998.

8. Коганов И.А., Никифоров А.П., Пушкин Н.М. Особенности технологии и инструменты для обработки систем глубоких (Г > 1 Od) и точных координатных отверстий малого диаметра (02,5 4- 3,5) // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 36-41.

9. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальности «Технология машиностроенния», «Металлорежущие станки иинстру-менты» / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. М.: Машиностроение, 1989. - 328 е.: ил.

10. Ю.Мышковский Е.В. Зарождение взаимозаменяемости на Тульском оружейном заводе в XVIII веке. В кн. История машиностроения. Т. 45 -М.: Изд-во АН СССР, 1962. - с. 155-173.

11. МР36 82. Цепи размерные. Расчет допусков с учетом условий контакта сопрягаемых деталей. - М.: ВНИИНМАШ, 1982. - 61 с.

12. Никифоров А.П. Основы достижения точности при сборке изделий с нормированным контактом поверхностей сопрягаемых деталей (на примере замкового соединения). Дис. кан. техн. наук. - Тула, ТПИ, 1980.-312 с.

13. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1980. - 532 с.

14. Основы базирования: Учеб. пособие / И.А. Коганов, Д.С. Каплан; Тул. гос. техн. ун-т. Тула, 1993. 128 с.

15. Патент 2122490. № заявки 96107517 от 16.04.96 г. Пороховой монтажный пистолет / Н.М. Пушкин, В.М. Хапренков, В.Г. Усков.

16. Патент. № заявки 99112414 от 7. 06. 99 г. Дульная насадка / Н.М. Пушкин, В.В. Трибрат, В.П. Торгушин, А.Е. Пузанов, Л.Л. Кузнецов, З.М. Сегал.

17. Пушкин Н.М. Рациональная технологическая схема изготовления малогабаритных корпусных сложнопрофильных деталей с системой точного расположения координатных отверстий // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 68-76.

18. Пушкин Н.М., Анисимова М.А., Мельниченко В.В. Конструкция и технология изготовления одноперовых расточных сверл для обработки108глубоких отверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 90-96.

19. Пушкин Н.М., Анисимова М.А., Мельниченко В.В. Экспериментальное исследование статистических параметров значений уводов при обработки глубоких отверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 96-102.

20. РМО 1945 69. Методика размерной отработки изделий на взаимозаменяемость и нормальное функционирования. 4.1. - Введ. 01.70. - 76 с. Группа 102.

21. Степанов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. -М.: Машиностроение, 1985. -232 с.

22. Справочник технолога-машиностроения. В 2-х т. Т.1 / Под. ред.

23. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

24. Шемарин H.H., Терехин И.И., Мигай А.Ю. Основное условие эффективности применения машиной пригонки в сборочных процессах. В кн.: Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин. - Тула : Изд-во политехи, ин-та, 1981., с 56-60.

25. Финкельштейн, Элен. AutoCAD 2000. Библия пользователя.: Пер. с анг. М.: Издательский дом «Вильяме», 2000 г. - 1040 с.