автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка основ комплексного алгоритма системного анализа-синтеза методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий

Введение

СОДЕРЖАНИЕ

1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования.

1.1.Современное состояние и тенденции развития обобщенной теории построения технологических процессов в машиностроении,,.

1.2.0 бзор алгоритмов проектирования методов комбинированного протягивания (прошивания) отверстий,

1.3.Цели и задачи исследования.

2. Разработка основ комплексного алгоритма проектирования методов комбинированного протягивания (прошивания) отверстий.

2.1.Разработка системно-структурной модели анализа-синтеза методов комбинированного протягивания (прошивания) отверстий.

2.2.Формирование математических моделей анализа-синтеза характеристик методов комбинированного протягивания (прошивания) отверстий.

2.3.Структурно - параметрическое моделирование характеристик методов комбинированного протягивания (прошивания) отверстий.

2.4. Выв оды.

3. Экспериментальное моделирование характеристик синтезированных методов комбинированного протягивания (прошивания) цилиндрических отверстий.

3.1.Объекты исследования.

3.2.Оцениваемые параметры и характеристики.

3.3.Экспериментальная оснастка, оборудование и средства измерения.

3.4.Методика обработки экспериментальных данных.

3.5.Анализ результатов экспериментального моделирования характеристик методов комбинированного прошивания отверстий.

З.б.Выводы.

4. Практическое использование результатов выполненных теоретико-экспериментальных исследований.

4.1.Разработка метода деформирующе-выглаживающего прошивания отверстий гидропанели подъемных столов.

4.2.Вывод ы.

Прогрессивные ресурсосберегающие технологические процессы, построенные на основе комбинированных интегральных методов обработки в условия рыночной экономики позволяют существенно повысить качество и эффективность выпускаемых изделий машиностроения независимо от типа и специфики производства.

В частности, методы комбинированного прошивания (протягивания) отверстий обладают наиболее универсальными характеристиками и технико-экономическими показателями.

В настоящее время накоплен значительный теоретико-экспериментальный и производственный опыт по разработке, исследованию и промышленному использованию различных технологий, основанных на методах комбинированного прошивания (протягивания) цилиндрических и фасонных отверстий.

Однако, отсутствие системного обобщения полученных результатов исключает широкое внедрение и дальнейшее развитие указанных методов. Цель работа

Целью настоящей диссертации является разработка основ комплексного алгоритма системного структурно-параметрического анализа-синтеза методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий. Научная новизна.

Системное обобщение и развитие результатов выполненных исследований в области комбинированного прошивания (протягивания) отверстий, позволяющее существенно обогатить теорию анализа-синтеза комбинированных и интегральных методов обработки в виде формирования систем " искусственного технологического интеллекта" ("теоретическая технология машиностроения"). Практическая полезность

1. Системное обобщение и развитие результатов выполненных исследований в области комбинированного прошивания (протягивания) отверстий, позволяющее существенно обогатить практику целенаправленного структур но-параметрического анализа-синтеза соответствующих высокоэффективных методов обработки и интегральных технологических процессов в виде формирования соответствующих комплексных самонаращивающихся алгоритмов их проектирования.

2. Получены уточнённые статистические комплексные данные о характеристиках и технико-экономических показателях методов комбинированного прошивания отверстий с использованием деформирующих элементов, имеющих одннозаходные винтовые макро и регулярную микрогеометрию.

3. Разработан и внедрён в производство вариант комплексного метода деформирующе-выглаживающего прошивания отверстий унифицированной гидропанели подъёмных столов, серийно выпускаемых ОАО " Транс прогресс" (г. Орехово-Зуево московской области).

4. Результаты выполненных исследований и разработок переданы для использования в учебном процессе МГТУ "МАМИ" по специальностям № 1202 и № 2102.

Работа выполнялась на кафедре «Автоматизированные станочные системы и инструменты» Московского Государственного технического Университета "МАМИ".

Автор выражает большую благодарность своему научному руководителю, заведующему кафедрой (АССий), заслуженному деятелю науки РФ, заслуженному работнику высшей школы, профессору, д.т.н. A.M. Кузнецову, а также научному консультанту к.т.н. А.В.Щедрину.

Общие выводы.

1. Разработана комплексная систем но-структурная модель анализа-синтеза методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий.

2. На основе обобщения и системного развития результатов ранее выполненных исследований уточнены и расширена физическая обозримость математических моделей характеристик а также связанных с ними элементов параметров оптимизации методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий.

3. Разработаны основы комплексного алгоритма системного структорно-параметрического анализа-синтеза методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий.

4. На примере системного моделирования и анализа-синтеза характеристик показано построение саморазвивающихся баз рабочих и вспомогательных элементов для формирования инструментального обеспечения принципиально новых эффективных методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий, которое является аналогом целенаправленного проектирования других компонентов соответствующих технологических систем.

5. Проведено достаточно комплексное экспериментальное моделирование характеристик синтезированных методов комбинированного прошивания отверстий, существенно дополняющее информационную базу и уточняющее модела разработанного алгоритма анализа-синтеза.

6. Уточнены области рационального использования и функциональное назначение деформирующих элементов с однозаходной винтовой макрогеометрий в части формирования параметров размерно-геометрической точности отверстия, силовой динамики и оптимальной стадии деформирующего воздействия на обрабатываемый материал.

7. Выявлены новые закономерности комплексного изменения качества обработки при резании по предварительно деформированному слою в зависимости от характера деформации отверстия на данной стадии комбинированного воздействия.

151

8. В результате имитационного экспериментального моделирования обоснована эффективность регуляризации микрорельефа деформирующих элементов комбинированного инструмента, воздействующих на обрабатываемый материал в режиме трения качения.

9. Синтезированы новые методы комбинированного протягивания точных отверстий малого диаметра регулируемыми инструментами.

10.Разработан, опытно-промышленно апробирован и внедрён в производство вариант метода комбинированного прошивания отверстий в унифицированной гидропанели подъёмных столов, выпускаемых серийно ОАО " Транспрогресс" (г. Орехов о-Зуев о московской области).

11.Результаты выполненных исследований переданы для использования в учебном процессе кафедры "АССий" МГТУ «МАМИ» по специальностям № 1202 и № 2102.

1. Амбросимов C.K. Интенсификация деформирующе-режущего протягивания отверстий на основе упруго-пластического нагружения зоны обработки: дисс.канд. техн.наук, -М. : МАМИ,1985,177с.

2. Буйлов Б.А. Повышение качества деталей при деформирующем протягивании на основе применения металлоплакирующих смазок: дисс.канд. техн.наук, -М. ;МАМИ, 1999,220с.

3. Джунусбеков Ж.К. Повышение эффективности деформирующего протягивания на основе совершенствования деформирующих элементов: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИ, 1980,247с.

4. Ильин В.Н. разработка и исследование нового метода деформирующе-режущего протягивания отверстий: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМН, 1981,179с.

5. Клепиков В.В. разработка и исследование процесса протягивания эвольвентных шлицевых отверстий протяжками с выглаживающими роликами: дисс.

6. Ковбас Т.Н. Влияние технологических факторов на основные параметры деформирующе-режущего протягивания отверстий в тонкостенных втулках: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИ,1980,170с.

7. Кацев П.Г. Обработка протягиванием: спровочник.-М: Машиностроение, 1986,1. Ш f WV.

8. Кодин A.A. Метод проектирования процесса дорнования и повышение качества цилиндров дизельных двигателей поверхностным пластическим деформированием: дисс.к.т.н.-м, 1989,244с.

9. Крючков A.A. Разработка и исследование метода обработки шлицевых отверстий деформирующими протяжками: дисс.к.т.н.-м,1974,290с.

10. Ю.Кузнецов A.M. Технологические основы соддания методов обработки в машиностроении: дисс. докт. т. н. М.: 1975,317с.

11. П.Кузнецов В.А. Исследование качества поверхностного слоя при деформирующе-режущем протягивании: дисс.к.т.н.-м,МАМИ, 1982-209с.

12. Лобанов A.C. Повышение эффективности деформируют е-режущего протягивания на основе совершенствования характеристик поверхностного слоя деформирующих элементов: дисс.к.т.н.-м,1989,204с.

13. Марин А.З. Исследование процесса одновременного пластического деформирования и резания при протягивании (прошивании) отверстий деталей из вязких материалов : дисс.к.т.н.-м,МАМИ,1969,-208с.

14. Монченко В.П. эффективная технология производства полых цилиндров. -М.: Машиностроение. 1980,248стр.

15. Подураев В.Н. Автоматическая регулируемые и комбинированные процессы резания. -М: Машиностроение, 1977, -304стр

16. Проскуряков Ю.Г. и др. Объёмное дорнование отверстий. М: Машиностроение, 1987,-328стр.

17. Розенберг A.M. и др. Качество поверхности, обрботанной деформирующим протягиванием. -Киев: 1977-185с

18. Розенберг А.М физические явления при диформирующем протягивании и резании пластичных металов. Киев: 1978-187с

19. Розенберг А.М и др. Расчёти проектирование твёрдосплавных деформирующих протяжек и процесса протягивания .Киев 1978-256с

20. Симонов И.В. Повышение производительности и качества дорнования на основе применения твёрдых смазочных покрытий: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИ,1985-198с

21. Самилкин Д.В. Повышение эффективности деформирующе-режущего протягивания на основе совершенствования схемы обработки: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИ,1989-191с

22. Уляхин Ю.Н. Исследование метода обработки отверстий деформирующе-режущими протяжками с помощью ЭВМ: дисс, канд. техн.наук, -Ml982

23. Черкесов В.Н. . Повышение эффективности деформирующего протягивания за счёт регулирования процесса избирательного переноса дисс

24. Шацких И.И. Повышение эффективности метода деформирующе-режущего протягивания отверстий на основе совершенствования его характеристик: дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИ,1988-178с

25. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. Л. : Машиностроение, 1982.-248с

26. Щедрин A.B. Повышение эффективности деформирующе-режущего прошивания отверстий на основе совершенствования динамических характеристик метода обработки. : дисс.канд. техн.наук, -М. :МАМИД992-278с

27. Балаганская Е.А. Исследование деформирующего протягивания толстастенных заготовок высокоресурсных изделеей. Дисс

28. Лукина C.B. Повышение эффективности проектирования сборного режущего инструмента на базе установленных взаимосвязей конструкторско-технологических и экономических решений, дисс.канд. техн.наук, М.СТАНКЙН. 1999, 448стр

29. Туляков H.H. Повышение эффективности операций протягивания на основе экспериментально аналитического метода их оптимизации: Дисс.канд. Техн. Наук. - М.:1989. - 244стр.

30. Скейки Ю.Д. Разработка и исследование комбинированного метода прошивания цилиндрических отверстий инструментом с регулярной микрогеометрией: Дисс. канд. Техн. Наук. М.: МАМИ, 2000, 375стр. с приложением.

31. Элькун Л.Я. Исследование технологических возможностей обработки отверстий в автотракторных деталях протяжками с разделительными элементами: Дисс. канд. Тех. Наук. М.: МАМИ, 1981. - 195стр.

32. Голоденко Б.А. Синтез методов комбинированной обработки материалов в морфологическом пространстве технологических решений: Дисс. доктора техн. Наук. Воронеж, 1994г., 433стр.

33. Мухин A.B. Теоретическая технология новое направление в науке о производстве // машиностроитель. №4, 1999 г, с.8.

34. Кузнецов A.M., Грищенко П.А. Новые концепции развития технологии машиностроения // наука производству. №4 (17), 1999г., - с. 44-45.

35. Кочетков Я.П., Кочетков Ю.А. Влияние радиальных деформаций зубьев протяжки на величину фактического подъема на зуб //Станки и инструмент, №5, 1977г.,-с. 28-30.

36. Белов B.C., Воскобойников Б.С., Каминская B.B. Анализ возмущений от силы резания при притягивании // Станки и инструмент. №2, 1976г., с. 18-19.

37. Пронкин Н.Ф. Протягивание труднообрабатываемых материалов. М., машиностроение, 1978г., 119стр.

38. Высокопроизводительное протягивание / В.Ф. Скиженок, В.Д. Лемешонок, В.П. Цегельник.-М.: машиностроение, 1990. 240 стр.

39. Щеголев A.B. Конструирование протяжек. М.; Л.: Машгиз, 1960. 352стр.

40. Маргулис Д.К. Протяжки переменного резания. М.; Свердловск : машгиз, 1962г., 78 стр.

41. Горецкая З.Д. Протягивание с большими подачамию М.: машгиз, 1960г., 204стр.

42. Баклунов Е.П. Протяжки. Конструкция, технология изготовления и эксплуатация. М.: машгиз, 1960г., 167 срт.

43. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания / O.A. Розенберг и др. Киев: Наукова Думка, 1990г.

44. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: машиностроение, 1987г, 328стр.

45. Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение металлов: Справочник. М.: машиностроение, 1986. 320стр.

46. Порошковая металлургия и напыленные покрытия: Учебник для вузов. В.Н.Анциферов и др. М.: металлургия, 1987г, 792с.

47. Кузнецов A.M. Технологические и физические основы деформирующих методов обработки // Автомобильная промышленность, 1974г.,№12.

48. Тимощенко В.А. Стружкообразование при точении вязких материалов //СТИН, 1995г.,№2, стр. 28-31.

49. Крагельский И.В. Трение и износ. Машиностроение, М., 1968г., 480 стр.

50. Справочник по триботехнике / Под общей ред. М. Хебды и A.B. Чичинадзе. В 3-х томах, Т.1 Теоретические основы. -М.: маш иностроение, 1989г, 400стр.

51. Справочник по триботехнике: В 3-х томах, Т.2: Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения / Под общ. Ред. М. Хебды и A.B. Чигинадзе. М.: Машиностроение, 1990г., -416 стр.

52. Верещака A.C. Третьяков И.П. Режущий инструмент с износостойкими покрытиями. М.: машиностроение, 1986г, 192 стр.

53. Физические эффекты в машиностроении: Справочник / В.А. Лукьянец, З А. Алмазова и др., Под общ. Ред. В.А. Лукьянца. -М.: машиностроение. 1993г., 224стр.

54. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением. Мастеров В.А., Берковский B.C. -М.: металлургия, 1989г, стр.400.

55. Крагельский И.В., Алисин В.В. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. В 2-х томах М.: машиностроение. 1972г.

56. Щедрин A.B. и др. Деформирующие прошивание отверстия поршневых пальцев //СТИН, 1997. - №1, - с. 28-30.

57. Щедрин A.B. Новая технология обработки отверстия в пневмоцилиндрах // Автомобильная промышленность. №10, 1997г.

58. Щедрин A.B. и др. Прошивание прецизионных отверстий в неравножестких заготовках //СТИН. -1996. -№10. -с. 28=30.

59. Щедрин A.B. и др. Повышение эффективности комбинированного протягивания прошивания шкворневых отверстий поворотных кулаков // Тракторы и сельхозмашины. №8,1995г.

60. Щедрин A.B., Богданов А.Г. Способ комбинированного прошивания шкворневых отверстий поворотного кулака и устройство для его осуществления. Патент РФ №2065341.

61. Сборный твердосплавный инструмент / Г.Л. Хает и др.; под общ. Ред. Г.Л. Хаета. -М.: машиностроение, 1989., 256 стр.

62. Лоладзе Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента. М.: машиностроение, 1982г., 320 стр.

63. Бердичевский Е.Г. Смазочно охолождающие средства для обработки материалов: Справочник. М.: машиностроение, 1984г. 224стр.

64. Задачи нестационарного трения в машинах, приборах и аппаратах. Сборник статей под. ред. A.B. Чичинадзе. ИМАШАНСССР, "Наука", 1978г.

65. Сопротивление материалов. Феодосьев В.И. "Наука", 1970г., 544 стр.

66. Феодосьев В.И. Прочность теплонапряженных узлов жидкостных ракетных двигателей. Оборонгиз. 1963г.

67. Бликов В.М., Кацев П.Г. Испытание режущуго инструмента на жесткость. -М.: машиностроение, 1985. -136 стр.

68. Щедрин A.B., Богданов А.Г. способ деформирующе-режуще-выглаживающего прошивания прецизионных отверстий в радиально неравножестких заготовках. // Патент РФ №2043909. Бюллетень №26, 1995г.

69. Новицкий П.В., Зогаф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1985, -248стр.

70. Адлер Ю.П., Маркова Б.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976. -280стр.

71. Технологическая наследственность в машиностроительном производстве / A.M. Дальский, Б.М. Базров, A.C. Васильев и др. /Под ред. A.M. Дальского. -М.: Изд-во Май, 2000.- 364с.

72. В.И. Гладков, В.Н. Редин, М.Л. Фингер. Холодное пластическое деформирование для размнрно-чистовой, формообразующей и упрочняющей обработки. МАМИ москва 2001.

73. Научные основы прогрессивной техники и технологии/ Г.И. Марчук, Й.Ф. Образцов, Л.И. Седов и др. М.: Машиностроение, 1986.-376с.

74. Балина B.C., Ланин A.A. Прочность и долговечность конструкции при ползучести.- СПб.: Политехника, 1995.-182с

75. Захватывающая способность прокатных валков. Грудев. А.П.-М.: "СП йнтермет Инжиниринг", 1998.-283 с.

76. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000.-320с

77. Колбасников Н.Г. Теория обработки металлов давлением. Сопротивление деформации и пластичность. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000.314с

78. Хокинг M., Васантасри В., Сидки П. Металлические и керамические покрытия: Получение, свойства и применение: Пер. с англ.-М.: Мир, 2000. -518с.

79. Обеспечение параметров точности при обработке отверстий мерным многолезвийным инструментом 4.1. -1997. -24 с

80. Никифоров И.П. Повышение эффективности шлифования глубоких отверстий малого диаметра: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. Техн. Наук: 05.02.08. -СПб, 1998. -16с

81. Лакирев С.Г. Вибрационная механика процессов формообразования отверстий вращающимися инструментами/ Лакирев С.Г., Хилькевич Я.М., -Челябинск, 1993.-164с.

82. Петровский Э.А. Специальные инструменты для обработки отверстий: Красноярск, 1994. -62с

83. Царенко М.А. Специальные сверла для обработки глубоких отверстий: Учеб. пособие по курсу "Проектирование, эксплуатация инструментов" для студентов спец. 1202/Царенко М.А., Приказчиков С.Я. -Саратов, 1998. -74с.

84. Железное Г.С., Сингеев С.А. Прогрессивные конструкции инструментов для обработки точных отверстий. Самара, 1996.65с.

85. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, износа и расхода круглых протяжек. Массовое, крупносерийное, серийное. Мелкосерийное и единичное производство (временные). -М.: НИИМАШ, 1982.

86. Шейкин С.Е. Повышение эффективности деформирующего протягивания применением износостойких покрытий: дис. канд. тех. наук.- киев,1988.-248с.

87. Шнейдер Ю.Г. Образование регулярных микрорельефов и их эксплуатационные свойства. -Л.: Машиностроение, 1972.-240с.

88. Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом. -Л.: Машиностроение, 1982, 248с.

89. Цеханов Ю.А. Анализ напряженного состояния в контактной зоне при деформирующем протягивании// Повышение эффективности протягивания (Совершенствование процессов обработки) Рига

90. Цеханов Ю.А Механика процесса деформирующего протягивания: Дис.канд. Техн. Наук. Воронеж, 1974. -164с.

91. Соловьев О.В. Предельные технологические параметры при деформирующем протягивании: дне., кан. Тех. Наук. -Воронеж, 1985.-203с.

92. Ростоцкнн Ю.С. Работоспособность рабочих элементов протяжек, упрочненных электроискровым легированием: дисс.канд. Техн. Наук.- киев, 1992. -194с.

93. Немировский Я.Б. Исследование процесса деформирующего протягивания отверстий с целью оптимизации инструмента с групповым расположением рабочих элементов: Автореф. Дисс. канд. Техн. Наук, -киев, 1981. 24с.

94. Кацев П.Г. Протяжные станки иработа на них. -М.: Высшая школа. 1981. -184с.

95. Кирсанов C.B., Гречишников В.А., Схиртладзе А.Г., Кокарев В.И., Короткое И. А., Повышение эффективности обработки точных отверстий в машиностроении. -М.: Глобус, 2001.-181с.

96. Кирсанов C.B., влияние способа закрепления расточного блока на точность формы обработанных отверстий// вестник машиностроения. -1999. -№10. -с. 32-34.

97. Минков М.А. Технология изготовления глубоких точных отверстий. -М. -Л.: Машиностроение, 1965. -176с.

98. Расчет и проектирование твердосплавных деформирующих протяжек и процесса протягивания/ A.M. Розенберг, O.A. Розенберг, Э.К. Посвятенко и др. -Киев: Hayкова думка. 1973. -254с.

99. Скворцов В.Ф. Исследование процесса дорнования как метода повышения точности и качества поверхности отверстий в термообрабатываемых деталях: дисс. канд.тех.наук. -Томск, ТПИ, 1980.-186с.

100. Скиженок в.ф., Лебедев Н.В., Ковзель Н.И. Автоматизация и механизация протяжных работ. -М.Машиностроение, 1974. -198с.

101. Шамайденко Н.Б. Исследование влияния трения в кинематических парах на самоустанавливаемость звеньев механизмов: Автореф. Дисс.канд. техн. Наук. -М.: МВТУ, 1965.-18с.160

102. Щеголев À.В. Конструирование протяжек. M.-JL: Машгиз, 1952.-324с.

103. Faber К. Outil de forage ejector coromant. Un Outil unedit// Mach. moderne, 1965, v.59, №681, P.ll-14.

104. Addhoum (Hechmi) Etude du comportement d'outils de coupe ceramique dans l'usinage des superalliages et des aciers inoxydables austenitiques these 1989 Paris

105. Повышение эффективности протягивания (качество обработки): сб. науч. тр./ Риж. Политехи, ин-т Редкол: Ведмедовский В.А. (отв.ред.) и др. -Рига 1990. 155с

106. Цеханов Ю.А. Шейкин С.Е. Механика формообразования заготовок при деформирующем протягивании/Воронеж 2001. 200с.

107. Математическое моделирование процесса деформирующего протягивания/ Балаганская Е.А., Голоднко Б.А., Немировский Я.Б., Цеханов Ю.А. Воронеж 2001. 194с.

108. Блок-схема алгоритма анализа-синтеза методов комбинированного прошивания (протягивания) отверстий