автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение точности геометрической формы цилиндрических поверхностей на основе создания новых средств технологического оснащения и компьютерного моделирования процессов доводки

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Физико-механические основы процесса доводки наружных цилиндрических поверхностей.

1.2 Анализ требований к точности НЦП прецизионных деталей

1.3 Влияние геометрической точности НЦП на эксплуатационные показатели изделий.

1.4 Анализ процессов формообразования НЦП на финишных операциях.

1.4.1. Формообразование НЦП в диаметральных сечениях.

1.4.2. Формообразование НЦП в осевом сечении.

1.5 Влияние погрешностей технологического оборудования на точность геометрической формы деталей.

1.6 Математические модели поверхностей, имеющих погрешности геометрической формы.

1.6.1. Существующие модели погрешностей поперечного сечения

1.6.2. Существующие модели погрешностей продольного сечения

Выводы и задачи исследований.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА

ДОВОДКИ.

2.1 Основные условия исправления погрешностей геометрической формы НЦП.

2.2 Схема кассеты для доводки.

2.3 Моделирование кинематического движения заготовки при обработке.

2.3.1 Особенности моделирования.

2.3.2 Определение характерных точек поверхности обрабатываемой заготовки.

2.3.3 Характер движения заготовки при обработке.

2.3.4 Расчет координат базовой точки оси заготовки.

2.3.5 Расчет угла поворота заготовки в вертикальной плоскости

2.3.6 Расчет угла поворота заготовки в горизонтальной плоскости

2.3.7 Определение координат центров сечений.

2.3.8 Координаты точек поверхности заготовки.

2.3.9 Определение мгновенной оси вращения заготовки.

2.4 Динамическая модель процесса доводки.

2.4.1 Необходимость создания динамической модели.

2.4.2 Динамическая система доводочной кассеты.

2.4.3 Модель упругого взаимодействия притира и заготовки

2.4.4 Силы упругих взаимодействий в системе.

2.4.5 Дифференциальные уравнения движения в динамической системе.

2.4.6 Дифференциальные уравнения движения с учетом трения

2.4.7 Построение амплитуд но-фазочастотной характеристики движения системы.

2.4.8 Динамические коэффициенты формообразования.

2.4.9 Построение амплитуд но-фазочастотной характеристики 2-х координатного движения системы.

2.4.10 Условие исправления погрешностей формы.

2.4.11 Реальные жесткости упругих элементов.

2.5. Моделирование процесса съема материала.

2.5.1 Расчет приведенного радиуса кривизны в точках контакта заготовки с обрабатывающими притирами.

2.5.2 Величина и направление вектора съема.

Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНО-ОРИЕНТИРОВАННОЙ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОВОДОЧНОЙ ОПЕРАЦИИ И

ПАКЕТА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ.

3.1 Моделирование поверхностей деталей, имеющих погрешности геометрической формы.

3.1.1 Погрешность образующих в виде седлообразности.

3.1.2 Погрешность образующих в виде бочкообразности.

3.1.3 Погрешность образующих в виде винтообразности.

3.1.4 Погрешность образующих в виде волнообразности.

3.1.5 Комбинирование погрешностей продольного профиля.

3.2 Разработка компьютерно-ориентированной методики проектирования доводочной операции.

3.2.1 Гармонический анализ результатов измерений.

3.2.2 Дискретное представление непрерывных поверхностей деталей

3.2.3 Гармонический анализ дискретных величин.

3.2.4 Корреляционный анализ результатов исследований.

3.2.5 Вероятностно-статистический анализ доводочной операции

3.2.5.1. Линейная аппроксимация продольных образующих

3.2.5.2. Методика анализа реальной формы деталей.

3.3 Разработка пакета прикладных программ.

3.3.1. Назначение и основные возможности пакета прикладных программ.

3.3.2. Структура пакета прикладных программ.

3.3.3. Компьютерное моделирование доводочной операции.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕДЛОЖЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ДОВОДКИ 122 4.1. Разработка конструкций предложенных средств технологического оснащения.

4.1.1. Разработка устройства для доводки НЦП с вращательным движением ведущего притира.

4.1.2. Разработка доводочной установки с возвратно-поступательными движениями притиров

4.1.3. Разработка устройства для измерения точности геометрической формы НЦП.

4.2 Экспериментальные исследования предложенных процессов доводки.

4.2.1 Результаты исследований геометрической формы деталей после бесцентрового шлифования.

4.2.2 Результаты экспериментальных исследований процесса доводки в кассете.

4.2.3 Результаты компьютерного моделирования процессов доводки в кассете.

4.2. Сравнение результатов экспериментальных исследований и компьютерного моделирования предложенных процессов доводки.

Выводы.

Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВНЕДРЕНИЮ РАЗРАБОТАННЫХ СРЕДСТВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВО.

5.1. Кассета для однопараметрического процесса доводки.

5.2. Установка с возвратно-поступательным движением притиров

5.3. Устройство для измерения точности геометрической формы НЦП

5.4. Расчет и выбор конструкторско-технологических параметров кассеты.

5.4.1. Расчет статических коэффициентов формообразования и выбор углов установки притиров.

5.4.2. Расчет жесткостей упругих элементов.

5.4.3. Расчет динамических коэффициентов формообразования и выбор частоты вращения заготовки.

5.5. Основные принципы работы с пакетом прикладных программ

В различных изделиях машино- и приборостроения применяются детали с высокоточными цилиндрическими поверхностями. К ним, в частности, относятся золотники, плунжеры, поршневые пальцы, детали топливной аппаратуры и систем управления летательными аппаратами, к которым предъявляются высокие требования по точности размеров и геометрической формы как в продольных, так и в поперечных сечениях.

В современном производстве для обеспечения параметров качества и точности применяются, в основном, операции бесцентровой доводки. Процесс доводки характеризуется многоэтапностью, причем на каждом этапе обеспечиваются только определенные показатели качества: точность размеров, точность формы, заданный параметр шероховатости и др.

Анализ показал, что применяемые в настоящее время в машиностроении различные схемы, способы и средства технологического оснащения доводки, хотя и обеспечивают требуемые параметры качества обрабатываемых поверхностей, в то же время отличаются невысокой стабильностью и плохо исправляют низкочастотные погрешности продольных и поперечных сечений детали. Исправление погрешностей геометрической формы поперечного сечения детали при доводке часто приводит к возникновению погрешностей продольного профиля: конусообразности, бочкообразности, седлообразности или отклонению геометрической формы в виде винтообразности образующих.

Выполненный анализ выявил необходимость в проведении комплексных исследований процесса формообразования поверхностей при доводке как в поперечном, так и в продольном сечениях и разработке новых средств технологического обеспечения геометрической точности наружных цилиндрических поверхностей.

Исходя из этого, разработка научной и методической сторон совершенствования схем и средств технологического обеспечения процесса доводки, его оптимизация с целью повышения качества прецизионных деталей, является актуальной задачей технологии машиностроения и представляет научный и практический интерес.