автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Повышение точности обработки сложных профилей деталей машин на основе совершенствования механизмов позиционирования

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА (ОБЗОР). . V В

1.1. Обработка сложных профилей деталей машин

1.2. Пути повышения точности, качества и производительности обработки.

1.3. Анализ конструкции механизмов и устройств для точных малых перемещений.

1.4. Выводы, цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И РАСШИРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КИНЕМАТИЧЕСЮГО МЕТОДА ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПРОФИЛЕЙ .ДЕТАЛЕЙ МАШИН.

2,1. Разработка механизма точного позиционирования •

2.1.1. Принципиальная схема механизма точного позиционирования . . зо

2.1.2. Определение расчетных зависимостей параметров механизма точного позиционирования -

2.2. Принципиальная схема системы программного регулирования

2.3. Структурная схема системы программного регулирования

2.4. Составление математической модели системы программного регулирования

2.5. Оценка качества регулирования

2.6. Выводы по главе

-3Стр.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА ГЮБЫШЕНЖ ТОЧНОСТИ ОБРАБОТКИ СЛОЖНЫХ ПРОФИЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН КИНЕМАТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.

3.1. Создание опытного образца механизма точного позиционирования.

3.2. Разработка конструкции и создание исполнительного механизма для регулирования положения бабки привода изделия

3.3. Экспериментальная оснастка, применяемая в разработанной системе автоматического регулирования

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ЭКСПШМНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Оборудование, оснастка и измерительная аппаратура

4.2. Содержание и условия проведения экспериментов по исследованию опытного образца механизма точного позиционирования и исполнительного механизма регулирования

4.3. Планирование многофакторных экспериментов

4.3.1. Параметры оценки точности обработки и регулирования

4.3.2. Анализ и выбор технологических факторов

4.3.3. Выбор математической модели.

4.3.4. Составление плана экспериментов

4.3.5. Алгоритм расчета модели и проверки её адекватности

4.4. Порядок и условия проведения экспериментов по оценке технологических возможностей разработанного способа .;.,. Ю

4.5. Выводы по главе . ; . ^

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ . . Ю

5.1. Исследование опытного образца механизма точного позиционирования и исполнительного механизма для регулирования положения бабки привода изделия

5.2. Влияние технологических факторов на точность обработки и позиционирования

5.3. Оценка технологических возможностей разработанного способа

5.4. Выводы по главе

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ

РАЗРАБОТАННОГО СПОСОБА

6.1. Экономическая оценка разработанного способа

6.2. Промышленное внедрение и пути повышения эффективности разработанного способа

ОБЩИЕ вывода

В решениях ХХУ1 съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства /I/, а также в других постановлениях партии и правительства неоднократно отмечалось, что необходимо ускорить техническое перевооружение производства, широко внедрять прогрессивную технику и технологию, обеспечивающие повышение производительности труда, качества продукции, экономию природных и материальных ресурсов, а также охрану окружающей среды.

Одним из путей решения перечисленных задач является обеспечение оптимальных условий работы различных машин и механизмов за счет совершенствования конструкции и повышения точности изготовления их наиболее ответственных деталей.

Теоретические и экспериментальные исследования различных машин и механизмов показали, что многие ответственные детали имеют сложные криволинейные поверхности.

Обработка сложных криволинейных профилей, задаваемых конструкторами, часто затруднена или невозможна, особенно в массовом производстве, в связи с ограниченными возможностями существующих методов обработки.

К основным методам обработки сложных криволинейных поверхностей можно отнести копирный и кинематический, кроме того, применяется обработка на станках с ЧПУ, с нагревом заготовки и комбинированными методами.

Одним из перспективных методов, который в последнее время находит всё большее распространение, является кинематический метод, характеризуемый высокой точностью и производительностью»

Однако следует отметить, что практически на всех металлообрабатывающих станках и сборочных автоматах в период стабилизации температурных деформаций системы СПИД, с износом инструмента наблюдается изменение настройки взаимного положения функционально связанных узлов, что непосредственно сказывается на точности обработки.

Причём на многих станках, и в частности, для обработки сложных црофилей деталей машин кинематическим методом, на точностные параметры изделий оказывает влияние изменение настройки взаимного положения узлов инструмента и изделия в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Далеко не всегда удается обеспечить требуемую точность и качество изделий традиционными способами, такими как повышение точности и жесткости системы СПИД, многопроходной обработкой, стабилизацией температурных деформаций за счет применения искуса ственного охлаждения и др.,т.к. большинство из них оказывают пассивное воздействие на ход технологического процесса.

В настоящее время для повышения точности, стабильности и надежности технологических процессов широко используются системы автоматического регулирования, которые позволяют активно влиять на ход технологического процесса.

Однако область применения САР часто ограничивается возможностями существующих исполнительных механизмов, особенно для осуществления высокоточного позиционирования различных узлов металлообрабатывающих станков и сборочных автоматов в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Поэтому проведение теоретических и экспериментальных исследований путей повышения точности металлообрабатывающего оборудования, и в частности, для обработки оптимальных криволинейных црофилей деталей машин на основе совершенствования механизмов позиционирования и применения систем автоматического регулирования является актуальной задачей.

Настоящая работа посвящена решению указанной задачи. Основные исследования проводились на кафедре "Технология машиностроения" Московского автомеханического института. разработан, теоретически и экспериментально исследован способ повышения точности обработки сложных профилей деталей машин на основе совершенствования механизмов позиционирования и применения системы автоматического регулирования.

Разработаны промышленные рекомендации по применению предложенного способа повышения точности. Материалы выполненной работы переданы для внедрения на М0САВТ03ЙЛ и Читинский машиностроительный завод.

Использование предложенного способа на стадии конструктивной разработки и доводки профиля поршня только дизеля ЗИЛ-645 позволило получить экономический эффект более 15 тыс.рублей.

Результаты работы (предполагаемая область применения результата'и экономическая

ФФективность): Этонодая. дательяогв топдаа в да и» нив адтореоуроа дапишв! щгаш&ав «I «§ 4331 а дата*««* *ДОмавдод»

Яодтовм ж иротоятт V итгш про&ляюа хля хяюлй аш*оио<&лэ5 ЫЖ т шш ии&ЛщЯь пчт|" ■"■■"г • : • ' V"?1 ;V^У'л:^-:'

• }:~<\ -■ч-"! л -л'.' .

• - ■- .М ' ' ' 4 •• ' . > ' .»'■ ' ' •

• .■';••■.• ■■:■■ л. ■■

• г: ■ у-.:--, "ж.1 ' -.г."1-. .'.v /г

• ч.-л^-'": " Пропгугяиитрлт,

Представитель МАМИ

ДШВШд

3. ОБЯЗАТЕЛЬСТВА СТОРОН * . 1 ч А е. МАШ осущвотадш! тбхводогичвокуо отработку профилей пош-тй яа ставке для бвокопярной {Кйеотаи» обасдаадае* профилирование пороша ДЛЯ 90Ш17ШНЗ, ЯрОЙВВОДЯ» ИХ ПаСТЮр?йЗОЦЮ9.

8ИЛ подтавляв» агзэ*овнч поршвй# проводя* йотеаяил поранен, шшшятл* оопаотву, необходимую для бадярсгватгя я аакрешв-^ «м обраЛгюаеыык шрвшй* Тф Календарина плат* оояивбтякх работ на 1984 I 1985 года еог4

- ^■■■— ■ ■ - . ■ "—" 1 1 11 -11 1 1 '' 1» ' "" " ааооаша»*оя дополюгавльпо«

АДРЕСА СТОРОН:

МАМИ 105023 г.Моеква, Е-23 Б.Семеновская. 38

Предприятие- ЗИЛ

109230 Авумшоарвая, гз

ПОДПИСИ:

Проректор МАМИ по научно^ ^рботе ПрофвССОр

А тВ «КРОТКА биология цйЗ тарстоота*, проФюоор

Та " ллмшшв г

Научный руководитель ДОСЙСТ

ЕЛЖДОШКО

•»Л* . . Г

ЖЫЖВИЯ

Начальник

ГУЛрШЭВЭр ' т^дт. 'та АШГПУДРП прозгводстМ шиг.к«»: и

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на X98E-1.85 годы и на период до 1990 года. Материалы ХХЯ съезда КПСС. - М.: Политиздат, 1981, 223с.

2. Профилирование юбок поршней. Гинцбург Б.Я.,Васильченко Г.Я., Судойский Н.С., Цимеринов И.А. М.: Машиностроение, 1973,88с.

3. Бениович B.C., Апазиди Г.Д., Бойко А.М. Роторно-поршнеше двигатели. М.: Машиностроение, 1968, 151 с.

4. Гинцбург Б.Я. Теория и расчет поршневых колец. М.:Гостех-издат, 1945, 123 с.

5. Решетов JE.H. Кулачковые механизмы. М.:Машиностроение, 1953, 427 с.

6. Пономаренко Ю.Ф.,Рогов А.Я. Роторно-поршневые высокомоментные гидромоторы .-М.:Машгаз, 1964, 308с.

7. Бохучарова Г.В., Месхишвили З.Ш. Повышение точности обработки криволинейных поверхностей кулачков. Вестник машиностроения, 1973, $ 8, С.52.54.

8. Вайткус Ю.М., Макаров И.Н. Компенсация динамических погрешностей шлифования сложных поверхностей по копиру. Вестник машиностроения, 1970, Я6, с.54.56.

9. Дружинский И.А. Методы обработки сложных поверхностей. М-Л: Машгиз, 1961, 486 с.

10. Петраков Ю.В.,Данько Л.В. Расчет технологических параметров копировального шлифования кулачков распределительных валов ДВС. Автомобильная промышленность, 1981, № 4, C.9.U.

11. Френкель М.С., Тальянкер М.Я. Производительность и точность цри тонкой копирной обработке некруглых поверхностей. -Станки и инструмент, 1967, F7, с.7.9.

12. Родин ДР., Линкин Г.А., Татаренко В.Н. Обработка фасонных поверхностей на станках с ЧПУ. Киев,:Техника, 1976, 92с.

13. Спиридонов A.A., Федоров В.Б. Металлорежущие станки с программным управлением. М.:Машиностроение, 1970, 142с.

14. A.c. № 846П4 (СССР) Способ обработки поршней / Бородин A.B., Котельников В .И., Преображенский I.E. ,1981.

15. Карелин Н.М. Бескопирная обработка цилиндрических деталейс криволинейными поперечными сечениями. М.¡Машиностроение, 1966, 186 с.

16. Езикашвили О.С. Кинематический метод обработки кулачков. -Дис.докт.техн.наук. Тбилиси,1952, 395с.

17. Федоренко И.Н. Исследование процесса обработки криволинейных поверхностей поршней двигателя внутреннего сгорания.-Дис.канд.техн.наук. М.,1969, 168с.

18. Е>утюгин В.А. Исследование процесса расточки сложных поверхностей бескопирным методом. Дис.канд.техн.наук. М.,1977, 170с.

19. Игонин А.И. Исследование формообразования торцевых профилей деталей машин методом бескопирной обработки на примере кулачка насоса дозатора. Дис.канд.техн.наук. - М.,1981, 139с.

20. Васильев А.Н. Разработка кинематического метода формообразования трохоидальных коррегированных профилей деталей ротационных машин. -Дис.када. техн.наук. М.,1983,190с.

21. Кучер И.М. Металлорежущие станки. Л. .'Машиностроение,1971, 720с.

22. Ачеркан Н.С. Расчет и конструирование металлорежущих станков. М. :Машгиз ,19 54,447с.

23. Кашепава Н.Я. Современные координатно-расточные станки.-М.:1. Машгиз, 1961,280с.

24. Позиционные системы программного управления станками.-М.: Машиностроение,1967,179с.

25. ПушВ.Э. Малые перемещения в станках.4Д.:Машги3,1961,123с.

26. Лоскутов В.В. Сверлильные и расточные станки.-М.:Машиностро-ение,1981,152с.

27. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.:Машино-строение, 1969, 566с.

28. Колев К.С. Вопросы точности при резании металлов. М.: Машгиз, 1961, 134с.

29. Корсаков B.C. Точность механической обработки. М.:Машгиз, 1961, 380с.

30. Адаптивное управление станками. Под редакцией Б.С.Балакшина. М.Машиностроение, 1973, 688с.

31. Адаптивное управление технологическими процессами. Ю.М.Соло-менцев, В.Г .Митрофанов, С.П. Протопопов и др. М.гМишино-строение, 1980, 536с.

32. Самоподнастраивающиеся станки. Под ред. Б.С.Валакшина. -М.: Машиностроение, 1965, 287с.

33. Самоподнастроивающиеся станки. Под редакцией Б.С.Балакшина.-М.: Машиностроение, 1967, 390с.

34. Самоподнастраивагощиеся станки. Под редакцией Б.С.Балакшина.-М.: Машиностроение, 1970, 416с.

35. Тимирязев В.А., Митрофанов В.Г. Разработка и использование автоматических систем для управления точностью и производительностью обработки на специальных металлорежущих с танках.-М. :НИИМАШ, 1971, П9с.

36. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.:Наука, 1966, 992с.

37. Арендт В.Р., Севент К.Дж. Практика следящих систем. М.:Гос-энергоиздат, 1962, 443с.

38. Н. stoieBerg, V. TenzSeh Edektrohudrau Elshe Feinpo-sitionLWBinrichtung. Maschinen в au techmk,1980, № 29,,0.162.164.

39. Цуда Н.,Накано К.,Савабэ М. Устройство для регулировки путем сверхмалых линейных и угловых смещений. Труды амер. общества инженеров. Конструирование и технология машиностроения, № 3, 1980, о.161.166.

40. Феодосьев В.Й. Сопротивление материалов. 8-е изд., стереотип. - М. :Наука,1979,560с.

41. A.c. Ш 167445 (СССР) Задняя бабка прецизионного круглошшфо-вального станка / Мерперт М.П., 1963.

42. A.c. $ 630063 (СССР) Шлифовальная бабка станка / Юделевич П.Л., Гандельсман В.Б.,1976.

43. Патент Франции № 2 382 6П, 1976.

44. Патент ГДР, & 139 224, 1979.

45. Федоренко H.H., Дубовский В.А. К вопросу управления точностью обработки поршней двигателей внутреннего сгорания. В сб.: Прогрессивные процессы изготовления и сборки автомобиля.1. М.,1982, вып.4, C.38.50.

46. A.c. № 1038168 (СССР) Устройство для точного позиционирования / Федоренко И.Н., Дубовский В.А., 1983.

47. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев.: Наукова думка, 1975,704с.

48. Активный контроль в машиностроении. Справочник / Под ред. Е.И.Педя. -М.: Машиностроение,1978,352с.

49. Цидулко Ф.В. Выбор параметров пневматических приборов активного контроля. М. Машиностроение, 1973,144с.

50. Высоцкий A.B., Курочкин А.П. Пневматические средства измерения линейных величин в машиностроении. М.,Машиностроение, 1979, 206с.

51. Рязанов Ю.А.,Проектирование систем автоматического регулирования. 41.,Машиностроение, 1967, 359с.

52. Пугачев B.C. Основы автоматического управления.-М.,Наука, 1967,680с.

53. Основы автоматического регулирования. Под ред. Солодовни-кова В .В. М. ,Машгиз ,1959,864с.

54. Гидравлический следящий привод. Гамынин Н.С.,Каменир Я.А., Коробочкин БД. Дещенко В.А. и др. М.¡Машиностроение, 1968, 564с.

55. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. -М. ¡Машиностроение, 1971,672с.

56. Краснов МД.,Киселев А.И.,Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. М.:Наука,1981,304с.

57. Федоренко И.Н. Бескопирная обработка поршней двигателей внутреннего сгорания. В сб.: Новые процессы изготовления деталей и сборки автомобиля. - М.;1980,240с.

58. Костин А.К.Ларионов В.В.Михайлов Л.И. Теплонапряженность двигателей внутреннего сгорания. -Л.¡Машиностроение, 1979, 222с.

59. Исследовательские работы по совершенотвованшо деталей цилиндропоршневой группы, подшипников коленчатого вала и газораспределительного механизма дизеля ЗИЛ-645. Технический отчет НАМИ № 10805. М.,1979.

60. Исследовательские работы по созданию поршня с полостным масляным охлаждением и упрочняющей вставкой для дизелей61