автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Разработка технологии чистовой обработки деталей с базированием в среде реологических жидкостей

На правах рукописи

БОЛДЫРЕВ Александр Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С БАЗИРОВАНИЕМ В СРЕДЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Специальность: 05.02.07 - Технология и оборудование механической и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

25 Ш12013

Воронеж-2013

005531684

Работа выполнена в ФГЪОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научный руководитель Смоленцев Владислав Павлович,

доктор технических наук, профессор, Воронежский государственный технический университет, профессор кафедры технологии машиностроения

Официальные оппоненты: Степанов Юрий Сергеевич,

доктор технических наук, профессор, НОЦ «ОрелНано» ФГБОУ ВПО «Государственный университет -учебно-научно-производственный комплекс», директор

Печагин Александр Петрович,

кандидат технических наук, «Воронежский механический завод» - филиал ФГУП «ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», заместитель начальника отдела

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет»

Защита состоится 18 сентября 2013 г. в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.04 ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Автореферат разослан ю июля 2013 г.

Ученый секретарь /7 ■ /

диссертационного совета !/ ^ / Кириллов О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное многономенклатурное производство требует частой замены объектов изготовления. Это вызывает необходимость в создании большого количества средств технологического оснащения, которые должны заменяться новыми при очередном запуске продукции, хотя эти средства вполне работоспособны. Известно, что стоимость технологического оснащения может составлять до 50 % себестоимости продукции.

Поэтому обновление материальной базы предприятий, особенно малого и среднего бизнеса, задерживается из-за потребности в больших затратах на запуск и освоение новой (как правило, конкурентоспособной) востребованной техники, что сдерживает технический прогресс в машиностроении.

В технике используются различные виды технологической оснастки: магнитная, криогенная и др. Однако здесь имеются серьезные ограничения: для магнитных фиксирующих устройств требуются точные установочные базовые поверхности, заготовки и крепежные элементы из магнитных сплавов, мощные магнитные излучатели. Для замороженных жидкостей (на базе воды) требуются точные базы, мощные энергоемкие холодильные установки, сложная модернизация оборудования для сбора, подачи и регенерации жидкости и др.

Исследования ученых Иванова, Москвы, Казани, Воронежа показали, что универсальные эксплуатационные характеристики при эксплуатации деталей с подвижными соединениями имеют реологические среды (жидкости), которые начали использоваться в авиационно-космической отрасли в доперестроечный период. Однако реологические среды, которые ранее успешно применялись в конструкциях приборов космической техники, оказались невостребованными для применения в технологии машиностроения, что затормозило использование перспективных сред и создание на их базе средств технологического оснащения. С переходом производства на систему индивидуальных заказов потребовалось научное обоснование возможностей применения реологических сред с целью упрощения и удешевления оснастки, повышения точности деталей, исключения дополнительной обработки базовых поверхностей заготовок. Это ускорило освоение и запуск конкурентоспособной продукции (в том числе по стоимостной привлекательности), что является актуальным для машиностроения.

Работа выполняется в соответствии с федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (мероприятие 1.2.1 «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Ракетостроение») и научным направлением ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» в соответствии с планом ГБ НИР № 2010.15 «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической технике».

Научная проблема. Разработка универсального способа базирования заготовок и обоснование области его рационального применения с использованием свойств реологических жидкостей и управлением их состоянием внешним магнитным полем для создания баз без изготовления профильных опорных устройств.

Цель и задачи исследования. Целью работы является обоснование области рационального применения и состава реологических сред при механической и физико-технической обработке в многономенклатурном производстве и создание технологий, обеспечивающих точное базирование заготовок при индивидуальной геометрии их исходных базовых параметров.

Для достижения поставленной цели сформированы и решены следующие задачи:

1. Оценка точностных и силовых параметров, необходимых для обработки заготовок и обоснование возможностей реологических жидкостей для их применения в типовых технологических процессах многономенклатурного производства.

2. Раскрытие механизма управления процессом базирования индивидуальных заготовок при механообработке с учетом вида обработки, технологических режимов, геометрии установочных поверхностей, силовых параметров процесса обработки и точностных требований к детали.-

3. Разработка способов и режимов управления силовыми параметрами и точностными показателями при закреплении реологической средой индивидуальных заготовок в процессе обработки.

4. Создание средств технологического оснащения и технологии обработки заготовок в многономенклатурном производстве с управлением базированием за счет изменения свойств реологических сред.

Методы и достоверность исследования. Теоретические исследования проводились с использованием научных положений по изменению свойств реологической среды в магнитном поле. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием современного измерительного оборудования и автоматизированных средств обработки результатов.

Достоверность проведенных исследований, научных положений, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов, а также апробацией полученных сведений в процессе внедрения результатов.

Выявленные при этом элементы научной новизны и практической ценности выдвигаются автором в качестве основных положений для защиты.

Научная новизна работы включает:

I. Новый механизм взаимодействия в технологическом процессе установочных базовых поверхностей заготовки с опорными поверхностями

оборудования или приспособления, основанный на использовании в размерной цепи вязкоупругого звена в виде реологической среды с управляемым изменением противодействия силам обработки за счет адаптивного формирования характеристик реологической среды.

2. Принципы управления реологической средой в месте взаимодействия с базовыми поверхностями заготовки и средствами оснащения путем ее адаптации к условиям обработки по установленным в работе закономерностям.

3. Обоснование возможности применения в технологии чистовой обработки универсальных установочных баз за счет коррекции их положения реологической средой на участках базовых поверхностей после фиксации пространственного положения зоны обработки в жидкой реологической среде с последующим закреплением заготовки в затвердевающей реологической среде.

4. Доказано, что при базировании заготовок в реологической среде можно использовать более дешевые жидкости, с размером гранул на границе нано-микро, при условии периодического восстановления реологических свойств по предложенным технологиям.

Практическая значимость работы:

1. Разработка рекомендаций по выбору и созданию реологических сред, позволивших по параметрам процессов механической и физико-технической обработки обосновать рациональную область использования в технологических процессах многономенклатурного производства сред с требуемыми характеристиками.

2. Ускорение технологического цикла изготовления деталей в многономенклатурном производстве за счет снижения трудоемкости подготовки установочных баз заготовок и в ряде случаев устранения зажимных элементов и снижения затрат на изготовление оснастки.

3. Ускорение запуска в производство новых изделий и сокращение затрат на технологическую подготовку производства путем исключения значительной части оснастки, в частности крепежных элементов, и ее замены или дополнения реологическими средами с управлением их состоянием по закономерностям, установленным в работе.

4. Создание средств технологического оснащения с адаптивным взаимодействием с реологической средой, позволивших упростить и удешевить их конструкцию, снизить затраты на хранение и наладку оснастки в многономенклатурном производстве.

Личный вклад соискателя в полученные результаты работы:

1. Разработка принципов и ограничений для научно обоснованного выбора области рационального использования и создания реологических сред в технологии многономенклатурного производства современной техники.

2. Формирование нового подхода к раскрытию механизма использования реологических сред в качестве крепежных и компенсирующих элементов базовых поверхностей, обеспечивающих высокую повторяемость геометрии детали при значительном рассеивании размеров заготовки без применения в технологии трудоемких операций по обработке базовых поверхностей заготовок. По результатам изучения этого раздела работы получен патент РФ и поданы заявки на новые способы и устройства.

3. Обоснование и реализация системы управления свойствами реологических сред как части технологического процесса многономенклатурного производства с частым изменением объектов изготовления и ускоренным запуском новых изделий. Поданы заявки на патенты по применению реологических сред в машиностроении.

4. Разработка рекомендаций по выбору и проектированию реологических сред, а также обоснование требований по их созданию применительно к технологии многономенклатурного производства.

5. Обоснование номенклатуры средств технологического оснащения, которые целесообразно заменить или упростить путем повышения уровня унификации за счет использования реологических сред в технологических процессах, предложенных в работе.

6. Оценка временных и материальных затрат на применение реологических сред, обоснование экономического выигрыша от их внедрения в многономенклатурное производство изготовления типовых деталей и средств технологического оснащения.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты исследований внедрены на ВМЗ - Филиале ФГУП ГКНПЦ им. М.В. Хруничева, ПФК «ВСЗ-Холдинг», НПП «Гидротехника» с общим экономическим эффектом 514 тысяч рублей, а также в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Апробация работы. Основные научные результаты диссертационного исследования обсуждались на следующих конференциях: отраслевой научно-технической конференции «Совершенствование производства поршневых двигателей для малой авиации» (Москва, 200В); международной научно-технической конференции «Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении (TM-20I0)» (Воронеж, 2010); VIII международной конференции молодых специалистов организаций ракетно-космической, авивационной и металлургической промышленности России «Новые материалы и технологии в ракетно-космической и авиационной технике» (Королев, 2010); 2011 International Conference on Information Technology for Manufacturing Systems (Shanghai (China), 2011); IV международной научно-практической конференции «ССП 2011» (Воронеж, 2011); VII Miedzynarodowej naukowi-praktyczne konferencji «Perspektywiczne opracôwania sa nauka i technikami - 2011» (Przemysl (Polska), 2011); международной научно-технической конференции «Фундаментальные и при-

кладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии» (Липецк, 2012); VIII Mezinárodni védecko-praktcká conference «DNY VEDY - 2012» (Praha (Czechia), 2012); международной научно-практической конференции «ССП-2012» (Воронеж, 2012); XV международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы техники и технологии. Технология - 2012» (Орел, 2012); IV международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении (ТМ-2012)» (Рыбинск, 2012), XI всероссийской научно-технической конференции «Механики XXI веку» (Братск, 2012), а также научных конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Публикации. Общий объем публикаций по теме работы составляет свыше 9,4 печ. л., из них соискателю принадлежат свыше 4,3 печ. л. По теме диссертации опубликовано 27 научных работ, в том числе 7 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также получен 1 патент РФ на изобретение.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1, 10, 23] - определена связь физических свойств реологической среды с параметрами наложенного магнитного поля; [2, 20] - проанализированы технико-экономические показатели способа закрепления; [3, 5, 16, 17] - сформулированы рекомендации по выбору технологической оснастки; [4, 11, 19, 26, 27] - предложены способы закрепления заготовок при электрических и комбинированных методах обработки; [6] - сформулированы рекомендации по выбору оптимальных реологических сред; [7, 9, 21] - рассмотрены особенности базирования заготовок в реологических жидкостях; [8, 25] - предложены новые способы использования магнитных жидкостей; [12, 13] - обоснованы области и перспективы использования магнитно-реологических сред в машиностроении; [22, 24] - построена модель процесса закрепления заготовки в

реологической жидкости.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и общих выводов, списка литературы, включающего 133 наименования, и приложений. Основная часть работы изложена на 130 страницах, содержит 49 рисунков и 8 таблиц. Приложения содержат документы о внедрении результатов работы в промышленность и в учебный процесс.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены основные положения, выносимые на защиту, показана научная и практическая значимость материалов диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены работы по теме диссертации, выполненные в России и за рубежом. Показано, что по направлению исследования имеются публикации научных школ Иванова, Воронежа, Казани, Санкт-Петербурга, Москвы, Волгограда, Ставрополя, Минска, Риги и др., а также ученых Великобритании, США, Чехии, Японии и других стран.

Анализ выполненных работ позволил сделать предварительные выводы о возможности применения базирования в магнитно-реологической жидкости для различных видов обработки. Расчетные схемы и зависимости для определения сил резания, имеющиеся в литературе, применимы для проектирования технологической оснастки на основе реологических сред. Однако необходимо оценить силы, необходимые для надежного и точного закрепления заготовок, и обосновать возможности применения магнитных жидкостей в типовых технологических процессах многономенклатурного производства.

В исследуемых источниках раскрыт механизм управления свойствами реологических сред, используемых в конструкции изделий. Наиболее близким является применение магнитных жидкостей в муфтах, передающих крутящий момент. Для случая базирования индивидуальных заготовок при обработке требуются раскрытие механизма и доработка физических и математических моделей с учетом схемы обработки, геометрии заготовки, технологических режимов, силовых воздействий и требований к точности.

Предлагаемые для известных устройств, использующих магнитно-реологические жидкости, режимы управляющего воздействия не приемлемы для закрепления заготовок. Таким образом, необходима разработка оригинальных способов и режимов управления силовыми параметрами для достижения точностных показателей, в основном, чистовой обработки.

Магнитно-реологические жидкости на сегодняшний день практически не используются в металлообработке, поэтому для достижения поставленной цели следует создать средства технологического оснащения и технологию обработки заготовок в условиях многономенклатурного производства с управлением базированием за счет изменения свойств реологических сред, определяемых особенностями механизма изменения вязкости под действием тока.

Анализ имеющегося состояния вопроса дал возможность сформулировать цель и задачи исследований, приведенные во введении.

Во второй главе показаны пути решения поставленных задач и достижения поставленной цели, обоснована научная гипотеза.

Исследования механизма базирования заготовок в реологической жидкости основывались на рабочей гипотезе соискателя, согласно которой изменение магнитного поля, действующего на реологическую среду, дает возможность достигнуть величины вязкости, обеспечивающей постоянство положения зоны обработки относительно инструмента, приспособления или базовых элементов оборудования, силу закрепления, достаточную для обеспечения точного и надежного положения заготовки на чистовой стадии

обработки. Развитие этой гипотезы позволило создать новые способы обработки и средства для их реализации (получен 1 патент РФ, поданы заявки на изобретения).

Схема, реализующая способ закрепления заготовок в реологической среде, приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема крепления деталей на магнитном столе: 1 - магнитный стол; 2 и 3 - магниты; 4 - регуляторы силы магнитного поля;

5 - обрабатываемая заготовка;

6 - реологическая ферромагнитная жидкость

Принципиально новый подход заключается в том, что вместо опорных элементов станочного приспособления заготовка устанавливается на слой затвердевшей во внешнем поле магнитно-реологической жидкости. Контактное давление реологической среды на боковую поверхность обеспечивает сопротивление сдвигу при обработке.

Разработанная рабочая гипотеза позволяет сформировать требования к системам, использующим затвердевающие свойства магнитно-реологических сред для фиксации заготовок в процессе обработки. Предложены и рассмотрены новые способы обработки с использованием реологических сред, защищенные патентами РФ, что позволило создать научную базу для разработки и реализации технологии чистовой обработки в среде реологических жидкостей. Разработана методика экспериментальных исследований, направленных на получение закономерностей взаимодействия реологических сред с другими элементами технологической системы и на подтверждение теоретических зависимостей.

В третьей главе сформирован механизм управления реологическими свойствами магнитной жидкости внешним полем для обеспечения точного и надежного базирования заготовки при обработке.

На базе сформулированной физической модели выполнено моделирование самого процесса, что позволило получить аналитические и имитационные зависимости, необходимые для построения технологического процесса.

Для удержания заготовки на столе необходимо создать силу (/•«) нормального давления на поверхность стола, определяющую стабильность положения базовых участков заготовки и опор с магнитной жидкостью при полном погружении ее или участка в реологическую среду.

Рн=(ци>пЛН)8е, (1)

где fi0 - постоянная магнитной проницаемости в вакууме (ио=4л-10-7 Гн/м);

т1 - магнитный момент частицы;

АН— градиент напряженности магнитного поля, кА/м;

Se - площадь заготовки (вид сверху).

Сопротивление силе обработки заготовки при резании (Fc) будет складываться из составляющих (FT) от трения контактных поверхностей, прижатых массой (т) заготовки, и трения при нормальном действии FH, а также сопротивления (Fe) вязкой магнитно-реологической жидкости в поле магнитного воздействия на нее с учетом площади (5Д) участка заготовки, контактирующей с реологической средой со стороны, противолежащей действию силы резания.

Fc = FT+Fe>KPFz, (2)

где ^ - сила обработки;

КР - коэффициент, учитывающий динамические и другие воздействия на заготовку в процессе обработки. Сила трения контактных поверхностей:

Г'т = -М^я + <3)

где ^ - сила прижима от массы (/и) заготовки, Кт - коэффициент трения поверхностей.

= Кг{^0т,АНБе + ят). (4)

Сила сопротивления С/7,) вязкой среды (магнитно-реологической жидкости) зависит от ее плотности. Плотность можно принять равной силе в начале течения упругого материала (реологической среды). Эту силу можно найти через максимальное касательное гтах напряжение (формула

Трека):

где ц - вязкость среды (для МЖ);

г = —, где г - зазор между поверхностями контактных тел (толщина 2/

слоя максимальной вязкости); / - ширина заготовки.

гтах = 0,31^0 (решение задачи Герца). (6)

Ге = Ктр0т2АН8е + К^т + р0т2АН83 = р0тгАН{кТБе +5г)+ Кт8т.

(8)

Критерий применяемости магнитно-реологической жидкости для базирования заготовки при обработке:

Л~рУ5Н < кТ, (9)

где Ар - разница в плотности материалов частиц и основы (жидкости); К-объем частицы;

g- гравитационная постоянная у поверхности земли; Я - высота слоя магнитной жидкости;

кТ- энергия теплового движения частиц (к - постоянная Больцмана;

Т - температура магнитной жидкости). При известной площади контакта заготовки со столом 5е можно найти минимальную высоту слоя магнитной жидкости (Нтт) при ширине заготовки / и длине /я.

Ре=РотгЬН(кт11К +1Н)+К^Рз1^Н, (10)

где р, - плотность материала заготовки.

Откуда Я,™ определяется численными методами. Критерий устойчивости заготовки:

где - высота заготовки.

Экспериментальные исследования, проведенные по методике, разработанной в главе 2 диссертации, подтвердили сформулированные модели. Результаты показаны на рис. 2.

Из полученных экспериментальных зависимостей видно, что наибольшее сопротивление сдвигу образцов из магнитных материалов наблюдается при концентрации твердой фазы 20 % по объему. Для немагнитных образцов силы закрепления постоянно растут с увеличением концентрации частиц, однако увеличивать выше 50 % (что соответствует кубической упаковке) не имеется возможности из-за специфики магнитного коллоида.

В главе раскрыт механизм управления вязкостью реологической среды магнитным полем. Выведены расчетные зависимости, связывающие параметры поля и силу закрепления заготовки на столе станка с учетом геометрии заготовки, состава реологической среды и выбранной схемы базирования.

ю

7.5 5 25

■Л,-» .Н/м' 3

О4 а

7 ' ( / / 14 - *

.д.

Маем Ю 20 30 а

Щ7

А Б 1

*0 50

2йО

20 30

*0 50 С,.%

Л*

до

А Б 2

А Б

3

А Б í

А Б

5

Рис. 2. Зависимость удельных сил, удерживающих заготовку от сдвига (а) и отрыва (б), от концентрации магнитных частиц в реологической среде; в - значения сил сопротивления сдвигу (А) и отрыву (£) на единицу площади поверхности образца при оптимальном составе жидкости. Кривые получены для образцов из материалов: 1 - сталь 45; 2 - сталь 20; 3 - нержавеющая сталь; 4 - бронзовый сплав; 5 - дюралюминий

Получено экспериментальное подтверждение сформулированных утверждений и расчетных зависимостей на образцах. По результатам исследования также определены оптимальные значения концентрации магнитной фазы в реологической жидкости при закреплении заготовок из различного материала. Дня магнитных материалов рекомендованы реологические среды на основе машинного масла высокой вязкости с концентрацией части 20 % по объему, что повышает силы закрепления по сравнению с классическим закреплением на магнитном столе на 41-56 % при сдвиге и на 20-36 % на отрыв. Для немагнитных заготовок на экспериментальной установке получены удельные силы закрепления порядка 3-3,5-10 Н/м на сдвиг и 4-6-104 Н/м2 на отрыв. Расчетные силы закрепления заготовки проверены на плоскошлифовальном станке при обработке на заданных режимах. С учетом коэффициента запаса необходимые силы обеспечены, установочная база сохранена. Доказана возможность получения для немагнитных заготовок сил закрепления порядка 12-15-105 Н/м2 на сдвиг и 2-3'Ю5

Н/м2 на отрыв. Способ закрепления рекомендован для чистовых механических, электрических и комбинированных методов обработки.

В четвертой главе разработана методика проектирования технологических процессов обработки заготовок с базированием в реологической среде. Сформулированы рекомендации для применения способа при чистовой механической обработке, а также при использовании электрических и комбинированных методов.

Приведенные в главе материалы показали возможность расчета технологических режимов, позволяющих получить требуемые силы закрепления, что дает возможность использования полученного механизма для разработки технологических процессов изготовления деталей различной формы с учетом требований к наукоемким изделиям, в частности, авиационно-космической отрасли.

Рассмотрены распространенные составы магнитно-реологических жидкостей и их свойства. Показано, что для использования в технологической оснастке для закрепления заготовок при обработке целесообразно применение магнитно-реологических суспензий с размером магнитной фазы до 1 мкм на основе вязкой жидкости носителя без добавления поверхностно-активного вещества с концентрацией магнитной фазы около 20 % для магнитных заготовок и до 50 % для немагнитных.

Разработан технологический процесс обработки заготовки в среде реологической жидкости, который содержит следующие особенности:

1. При выборе вида обработки можно сделать предварительный вывод о применимости реологической среды для базирования и закрепления заготовки. Способ рекомендован для чистовой механической и для всех видов электрических методов обработки.

2. Схема базирования реологической жидкостью выбирается с учетом силовых характеристик обработки и геометрии заготовки. Учитываются допустимая высота слоя реологической среды, возможность заполнения выступов и внутренних полостей детали, а также обусловленные этим дополнительные силы закрепления.

3. При расчете силовой схемы закрепления заготовки:

- для заготовок из магнитных материалов увеличение сил закрепления учитывается поправочным коэффициентом при выбранном составе магнитно-реологической жидкости;

- для немагнитных заготовок силы определяются путем назначенния высоты слоя жидкости по формулам из третьей главы диссертации.

- в соответствии с типом геометрии заготовки производится расчет удерживающих сил по формулам, полученным в разделе, в котором приведен механизм закрепления (при высоте заготовки меньше длины опорной базы расчет производится на сдвиг; при высоте заготовки больше длины опорной базы определяющим является момент, опрокидывающий заготовку)

4. При использовании способа закрепления при электрических методах обработки режимные параметры поля необходимо считать раздельно для закрепления и для обработки.

5. В случае, если сила закрепления в реологической среде не превышает расчетную необходимую величину с учетом коэффициента запаса, но отклонение не велико, следует произвести корректировку режимов обработки по методике, указанной в четвертой главе диссертации.

Приведен опыт промышленного внедрения результатов работы, определены перспективы применения реологических сред в современном машиностроении и, в частности, в металлообработке.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Разработаны научные основы рационального использования реологических сред для базирования и закрепления при изготовлении сложных наукоемких изделий машиностроения в многономенклатурном производстве с высоким уровнем универсальности средств технологического оснащения и мобильностью при подготовке производства к освоению новой техники. Использование технологических процессов с базированием заготовок реологическими средами позволило значительно снизить затраты на технологическую оснастку, в ряде случаев полностью устранить использование дорогостоящей оснастки типа «спутник», ускорить подготовку установочных баз заготовок и в 1,5-2 раза интенсифицировать запуск новых изделий, повысить конкурентоспособность промышленной продукции на мировом рынке. Новизна значительной части научной разработки подтверждена патентами на способы и устройства.

Выводы

1. Разработаны научно обоснованные рекомендации по рациональной области использования в многономенклатурном производстве реологических сред, применение которых целесообразно при получении поверхностей высокой точности на черновых базах заготовок в процессе чистовой обработки и особенно при операциях с физико-техническими процессами.

2. Раскрыт механизм базирования заготовок, где в качестве заключительного звена используется реологическая среда с управляемыми физико-механическими адаптивными свойствами, что исключает необходимость в предварительной обработке установочных баз на стадии чистовой механической обработки и при электрических методах.

3. Впервые доказано, что возможно создание новых составов реологических сред для установки и закрепления заготовок в жидком состоянии. Для закрепления заготовок из магнитных материалов рекомендованы реологические среды на основе машинного масла высокой вязкости с магнитными частицами диаметром до 1 мкм и с концентрацией около 20 % по объему. Доказана возможность повышения сил закрепления по сравнению с ранее применяемой схемой установки на магнитном столе до 41-56 % при

сдвиге и до 20-36 % на отрыв, что значительно расширяет технологические возможности использования реологических жидкостей при чистовой механической и всех видах электрических видов обработки для широкой группы изделий из магнитных сплавов. Для закрепления заготовок из немагнитных материалов рекомендованы реологические среды с объемной концентрацией до 50 %, что позволяет достичь удельных сил закрепления до 12-15105 Н/м2 на сдвиг и до 2-3-105 Н/м2 на отрыв, что соответствует требуемым показателям крепления объектов на магнитных столах для большинства типовых заготовок

4. Создана система адаптивного управления стабилизацией положения и точностью базирования заготовки за счет изменения физического состояния реологических сред. Установлено, что путем изменения интенсивности внешнего магнитного поля до намагниченности насыщения жидкости рекомендованного состава можно изменять вязкость реологических сред до значений, в 80-100 раз превышающих исходное состояние, что гарантирует стабильное базирование заготовок из магнитных и немагнитных материалов.

5. Разработаны рекомендации по модернизации оборудования и созданию средств технологического оснащения с использованием реологических сред. Доказано, что при модернизации требуется предусмотреть установку источников магнитного поля, сборников и емкостей для реологических сред, устройств для их подачи в зону базирования заготовок. В ряде случаев в средствах технологического оснащения могут быть устранены крепежные механизмы или заменены на простые фиксирующие устройства, сила крепления которых должна соответствовать результатам расчета сил по моделям, предложенным в работе.

6. Предложены новые технические решения (патент РФ № 2457934, заявки на изобретения), позволяющие защитить приоритеты полученных результатов на мировом уровне и создающие базу для международного сотрудничества в области расширенного использования реологических сред, созданных отечественными учеными.

7. Разработаны рекомендации по технико-экономической оценке использования реологических сред, учитывающие частые изменения объектов производства и особенности работы машиностроительных предприятий малого и среднего бизнеса, где научно обоснованное применение таких сред в 1,5-2 раза повышает рентабельность производства.

8. Обоснованы пути использования реологических сред в технологической оснастке для типовых деталей изделий различного назначения. Показаны возможности эффективного применения средств технологического обеспечения во вновь разрабатываемых и осваиваемых в производстве конкурентоспособных перспективных изделиях авиационно-космической и других отраслей техники. Получен реальный экономический эффект от применения разработанных технологических процессов на предприятиях машиностроения.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Смоленцев В.П. Механизм управления процессом базирования индивидуальных заготовок в реологической жидкости / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 2/3(292). С. 56-60.

2. Оценка эффективности при внедрении высоких наукоемких технологий / C.B. Усов, Д.С. Свириденко, A.A. Болдырев, C.B. Ковалев, A.B. Мандрыкин // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. №7.1. С. 87-91.

3. Методология проектирования технологических процессов обработки наукоемких изделий с наложением электрического поля / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев, И.И. Коптев, В.Г. Грицкж // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 11. С. 42-46.

4. Комбинированная обработка переходных участков деталей машин / А.И. Болдырев, В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев, A.B. Мандрыкин // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8.№ 11. С. 47-50.

5. Получение хромовых покрытий с заданными свойствами методом гальваноконтактного осаждения / А.И. Болдырев, С.Ю. Жачкин, A.À. Болдырев, H.A. Пеньков // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2012. Т. 8. № 12.1. С. 12-16.

6. Болдырев A.A. Требования к магнитной жидкости, используемой в средствах технологического оснащения / A.A. Болдырев, В.П. Смоленцев // Вестник Рыбинского ГАТУ им. П.А. Соловьева. 2012. № 2 (23). С. 127-131.

7. Болдырев A.A. Повышение точности базирования деталей реологическими средами с переменной плотностью / A.A. Болдырев, В.П. Смоленцев II Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 6. С. 29-33.

Патенты РФ

8. Пат. 2457934 Российская Федерация, МПК7 B24D 18/00, В23Н 9/06. Способ формирования рабочей зоны абразивного инструмента / Смоленцев В.П., Болдырев A.A., Климова Г.Н., Кузнецов И.Ю.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" № 201037960/02; заявл. 13.09.10; опубл. 10.08.2012; Бюл. 22. 6 с.

Публикации в зарубежных изданиях

9. Болдырев A.A. Применение наночастиц ферромагнетика в технологической оснастке для чистовых операций электрофизикохимических

методов обработки / A.A. Болдырев, Е.В. Смоленцев // Perspektywiczne opracowania sa nauka i technikami: Materialy VII Miedzynarodowej naukowi-praktyczne konferencji. Volume 56. Techniczne nauki.: Przemyál (Polska). Nauka i studia, 2011. P. 63-65.

10. Boldyrev A.A. Locating Mechanism of Rheological Medium Work-pieces with Controllable Physical and Mechanical Properties / A.A. Boldyrev, V.P. Smolentsev // DNY VEDY - 2012. Materialy VIII Mezinarodni vedecko-prakticka conference. Dil 93. Technicke vedy: Praha (Czechia). Publishing House «Education and Science», 2012. P. 47-49..

Статьи и материалы конференций

11. Закирова А.Р. Технология комбинированной обработки ламелей / А.Р. Закирова, Н.Е. Лабузо, A.A. Болдырев // Совершенствование производства поршневых двигателей для малой авиации: труды отрасл. науч.-техн. конф. М.: Машиностроение, 2008. С. 110-115.

12. Смоленцев В.П. Перспективы использования реологических жидкостей в машиностроении / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Нетрадиционные методы обработки: межвуз. сб. науч. трудов. М.: Машиностроение, 2009. Вып. 9. Ч. 2. С. 95-104.

13. Смоленцев В.П. Применение магнитно-реологических жидкостей в металлообработке / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Нетрадиционные методы обработки: межвуз. сб. науч. тр. М.: Машиностроение, 2010. Вып. 9. Ч. 3. С. 120-129.

14. Болдырев A.A. Способы получения магнитных жидкостей и перспективы их применения в металлообработке / A.A. Болдырев // Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении (ТМ-2010): сб. тр. междунар. науч.-техн. конф. Воронеж: ВГТУ, 2010. С. 119123.

15. Болдырев A.A. Разработка технологической оснастки с применением магнитно-реологических жидкостей / A.A. Болдырев // Новые материалы и технологии в ракетно-космической и авиационной технике: сб. материалов VIII междунар. конф. молодых специалистов организаций ракетно-космической, авиационной и металлургической промышленности России. Королев: ИПК «Машприбор», 2010. С. 95-99.

16. Болдырев А.И. Система подготовки специалистов в области технологии машиностроения в Воронежском ГТУ / А.И. Болдырев, A.A. Болдырев // Студент. Специалист. Профессионал (ССП-2011): материалы IV междунар. науч.-практ. конф. Воронеж: Наука-Юниспресс, 2011. С. 369374.

17. Белякин A.C. Технологические пути повышения качества изделий ракетно-космической техники / A.C. Белякин, A.A. Болдырев, А.И. Болдырев // Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2011. Вып. 6. С. 50-54.

18. Болдырев A.A. Силовой расчет закрепления заготовки с применением магнитно-реологической жидкости / A.A. Болдырев II Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2011. Вып. 7. С. 6-9.

19. Болдырев А.И. Анализ влияния технологических факторов и режимов ЭХРО на микрогеометрию и точность обработанной поверхности / А.И. Болдырев, A.A. Болдырев // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2011. Вып. 5. С. 4-7.

20. Болдырев А.И. Определение объема технического контроля в машиностроении / А.И. Болдырев, A.A. Болдырев // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2011. Вып.5. С. 33-35.

21. Болдырев A.A. Выбор метода закрепления немагнитных заготовок на чистовой стадии обработки / A.A. Болдырев, Е.В. Смоленцев // Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ,

2012. Вып. 9. С. 11-14.

22. Болдырев A.A. Математическая модель расчета параметров магнитно-реологической жидкости для физико-технической обработки / A.A. Болдырев, В.П. Смоленцев // Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. Липецк: ЛГТУ, 2012. Ч. 1. С. 49-53.

23. Болдырев A.A. Механизм базирования заготовок реологической средой с управляемыми физико-механическими свойствами / A.A. Болдырев // Фундаментальные проблемы техники и технологии: сб. тез. докл. XV междунар. науч.-техн. конф. Орел: ТИ «Госуниверситет - УНПК», 2012. С. 47-48.

24 Смоленцев В.П. Процесс базирования индивидуальных заготовок в реологической жидкости / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Фундаментальные проблемы техники и технологии: сб. тез. докл. XV меадунар. науч -техн. конф. Орел: ТИ «Госуниверситет - УНПК», 2012. С. 72-73.

25 Смоленцев В.П. Расширение технологических возможностей способа комбинированной обработки за счет применения магнитно-реологической жидкости / В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев, А.И. Болдырев // Механики XXI веку: сб. докл. XI всерос. науч.-техн. конф. Братск: Ьр! У, 2012. С. 141-145.

26 Болдырев А.И. Электроды-инструменты из пористых материалов / А.И. Болдырев, В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр. Воронеж: BI 1У, ¿ui¿.

Вып. 6. С. 33-36 ,

27 Болдырев А.И. Массовынос турбулентным потоком электролита / А.И. Болдырев, В.П. Смоленцев, A.A. Болдырев // Современные технологии производства в машиностроении: сб. науч. тр. Воронеж: В1 1У, zUU. Вып. 6. С. 51-53

Подписано в печать 04.07.2013. Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Зак. №/У0 ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

На правах рукописи

04201361700

Болдырев Александр Александрович

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЧИСТОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С БАЗИРОВАНИЕМ В СРЕДЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

Специальность: 05.02.07 - Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................3

Глава 1. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНО-РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ПРИ ОБРАБОТКЕ............................................................................10

1.1. Методы обеспечения базирования.......................................................10

1.2. Силовые параметры при обработке деталей.......................................16

1.3. Реологические среды, используемые в машиностроении.................23

1.4. Магнитные силы, используемые в реологических жидкостях..........41

1.5. Анализ состояния вопроса и задачи исследований............................47

Глава 2. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ.........................48

2.1. Рабочая гипотеза....................................................................................48

2.2. Новые научные подходы по использованию

реологических жидкостей....................................................................48

2.3. Экспериментальное оборудование.......................................................55

2.4. Методики проведения экспериментов.................................................58

2.5. Программа решения поставленных задач...........................................64

2.6. Выводы....................................................................................................65

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ОТ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ВИДЕ РЕОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ С ПЕРЕМЕННОЙ ВЯЗКОСТЬЮ........................................66

3.1. Механизм базирования заготовки в магнитной жидкости

на столе станка.......................................................................................66

3.2. Зависимости для расчета силы, необходимой

для закрепления заготовки...................................................................71

3.3. Рекомендуемый состав магнитной жидкости

для использования в технике...............................................................74

3.4. Подтверждение основных положений модели для использования в технологических процессах

при базировании деталей......................................................................75

3.5. Выводы....................................................................................................81

Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ

ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ......................................................82

4.1. Технологические ограничения.............................................................82

4.2. Технологичность конструкций деталей...............................................83

4.3. Методика расчета магнитного поля.....................................................84

4.4. Построение технологического процесса с использованием реологических жидкостей....................................................................97

4.5. Восстановление эксплуатационных свойств реологических жидкостей при многократном использовании...................................101

4.6. Опыт промышленного внедрения........................................................104

4.7. Перспективы использования реологических жидкостей

в современном машиностроении.........................................................108

4.8. Выводы....................................................................................................111

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ................................................113

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.....................................116

ПРИЛОЖЕНИЯ.............................................................................................131

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Современное многономенклатурное производство требует частой замены объектов изготовления. Это вызывает необходимость в создании большого количества средств технологического оснащения, которые должны заменяться новыми при очередном запуске продукции, хотя эти средства вполне работоспособны. Известно, что стоимость технологического оснащения может составлять до 50 % себестоимости продукции.

Поэтому обновление материальной базы предприятий, особенно малого и среднего бизнеса, задерживается из-за потребности в больших затратах на запуск и освоение новой (как правило, конкурентоспособной) востребованной техники, что сдерживает технический прогресс в машиностроении.

В технике используются различные виды технологической оснастки: магнитная, криогенная и др. Однако здесь имеются серьезные ограничения: для магнитных фиксирующих устройств требуются точные установочные базовые поверхности, заготовки и крепежные элементы из магнитных сплавов, мощные магнитные излучатели. Для замороженных жидкостей (на базе воды) требуются точные базы, мощные энергоемкие холодильные установки, сложная модернизация оборудования для сбора, подачи и регенерации жидкости и др.

Исследования ученых Иванова, Москвы, Казани, Воронежа показали, что универсальные эксплуатационные характеристики при эксплуатации деталей с подвижными соединениями имеют реологические среды (жидкости), которые начали использоваться в авиационно-космической отрасли в доперестроечный период. Однако реологические среды, которые ранее успешно применялись в конструкциях приборов космической техники, оказались невостребованными для применения в технологии машиностроения, что затормозило использование перспективных сред и создание на их базе средств технологического оснащения. С переходом производства на систему индивидуальных заказов потребовалось научное обоснование возможностей применения реологических сред с целью упрощения и удешевления оснастки, повышения точности

деталей, исключения дополнительной обработки базовых поверхностей заготовок. Это ускорило освоение и запуск конкурентоспособной продукции (в том числе по стоимостной привлекательности), что является актуальным для машиностроения.

Работа выполняется в соответствии с федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 гг. (мероприятие 1.2.1 «Проведение поисковых научно-исследовательских работ по направлению «Ракетостроение») и научным направлением ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» в соответствии с планом ГБ НИР № 2010.15 «Наукоемкие технологии в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической технике».

Научная проблема

Разработка универсального способа базирования заготовок и обоснование области его рационального применения с использованием свойств реологических жидкостей и управлением их состоянием внешним магнитным полем для создания баз без изготовления профильных опорных устройств.

Цели и задачи исследования

Целыо работы является обоснование области рационального применения и состава реологических сред при механической и физико-технической обработке в многономенклатурном производстве и создание технологий, обеспечивающих точное базирование заготовок при индивидуальной геометрии их исходных базовых параметров.

Для достижения поставленной цели сформированы и решены следующие задачи:

1. Оценка точностных и силовых параметров, необходимых для обработки заготовок и обоснование возможностей реологических жидкостей для их применения в типовых технологических процессах многономенклатурного производства;

2. Раскрытие механизма управления процессом базирования индивидуальных заготовок при механообработке с учетом вида обработки, технологических режимов, геометрии установочных поверхностей, силовых параметров процесса обработки и точностных требований к детали;

3. Разработка способов и режимов управления силовыми параметрами и точностными показателями при закреплении реологической средой индивидуальных заготовок в процессе обработки;

4. Создание средств технологического оснащения и технологии обработки заготовок в многономенклатурном производстве с управлением базированием за счет изменения свойств реологических сред.

Методы и достоверность исследования

Теоретические исследования проводились с использованием научных положений по изменению свойств реологической среды в магнитном поле. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием современного измерительного оборудования и автоматизированных средств обработки результатов.

Достоверность проведенных исследований, научных положений, выводов и рекомендаций, полученных в работе, подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов, а также апробацией полученных сведений в процессе внедрения результатов.

Выявленные при этом элементы научной новизны и практической ценности выдвигаются автором в качестве основных положений для защиты.

Научная новизна работы включает:

1. Новый механизм взаимодействия в технологическом процессе установочных базовых поверхностей заготовки с опорными поверхностями оборудования или приспособления, основанный на использовании в размерной цепи вязкоупругого звена в виде реологической среды с управляемым изменением противодействия силам обработки за счет адаптивного формирования характеристик реологической среды;

5

2. Принципы управления реологической средой в месте взаимодействия с базовыми поверхностями заготовки и средствами оснащения путем ее адаптации к условиям обработки по установленным в работе закономерностям;

3. Обоснование возможности применения в технологии чистовой обработки универсальных установочных баз за счет коррекции их положения реологической средой на участках базовых поверхностей после фиксации пространственного положения зоны обработки в жидкой реологической среде с последующим закреплением заготовки в затвердевающей реологической среде;

4. Доказано, что при базировании заготовок в реологической среде можно использовать более дешевые жидкости, с размером гранул на границе нано-микро, при условии периодического восстановления реологических свойств по предложенным технологиям.

Практическая значимость работы:

1. Разработка рекомендаций по выбору и созданию реологических сред, позволивших по параметрам процессов механической и физико-технической обработки обосновать рациональную область использования в технологических процессах многономенклатурного производства сред с требуемыми характеристиками;

2. Ускорение технологического цикла изготовления деталей в многономенклатурном производстве за счет снижения трудоемкости подготовки установочных баз заготовок и в ряде случаев устранения зажимных элементов и снижения затрат на изготовление оснастки;

3. Ускорение запуска в производство новых изделий и сокращение затрат на технологическую подготовку производства путем исключения значительной части оснастки, в частности крепежных элементов, и ее замены или дополнения реологическими средами с управлением их состоянием по закономерностям, установленным в работе;

4. Создание средств технологического оснащения с адаптивным взаимодействием с реологической средой, позволивших упростить и удешевить

их конструкцию, снизить затраты на хранение и наладку оснастки в многономенклатурном производстве.

Личный вклад соискателя в полученные результаты работы:

1. Разработка припципов и ограничений для научно обоснованного выбора области рационального использования и создания реологических сред в технологии многономенклатурного производства современной техники;

2. Формирование нового подхода к раскрытию механизма использования реологических сред в качестве крепежных и компенсирующих элементов базовых поверхностей, обеспечивающих высокую повторяемость геометрии детали при значительном рассеивании размеров заготовки без применения в технологии трудоемких операций по обработке базовых поверхностей заготовок. По результатам изучения этого раздела работы получен патент РФ и поданы заявки на новые способы и устройства;

3. Обоснование и реализация системы управления свойствами реологических сред как части технологического процесса многономенклатурного производства с частым изменением объектов изготовления и ускоренным запуском новых изделий. Поданы заявки на патенты по применению реологических сред в машиностроении;

4. Разработка рекомендаций по выбору и проектированию реологических сред, а также обоснование требований по их созданию применительно к технологии многономенклатурного производства;

5. Обоснование номенклатуры средств технологического оснащения, которые целесообразно заменить или упростить путем повышения уровня унификации за счет использования реологических сред в технологических процессах, предложенных в работе;

6. Оценка временных и материальных затрат на применение реологических сред, обоснование экономического выигрыша от их внедрения в многономенклатурное производство изготовления типовых деталей и средств технологического оснащения.

Реализация и внедрение результатов работы

Результаты исследований внедрены на ВМЗ - Филиале «ФГУП ГКНПЦ им. М.В. Хруничева», ПФК «ВСЗ-Холдинг», НГТП «Гидротехника» с общим экономическим эффектом 514 тыс. рублей, а также в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационного исследования обсуждались на следующих конференциях: отраслевой научно-технической конференции «Совершенствование производства поршневых двигателей для малой авиации» (Москва, 2008); международной научно-технической конференции «Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении (ТМ-2010)» (Воронеж, 2010); VIII международной конференции молодых специалистов организаций ракетно-космической, авивационной и металлургической промышленности России «Новые материалы и технологии в ракетно-космической и авиационной технике» (Королев, 2010); 2011 International Conference on Information Technology for Manufacturing Systems (Shanghai (China), 2011); IV международной научно-практической конференции «ССП-2011» (Воронеж, 2011); VII Miedzynarodowej naukowi-praktyczne konferencji «Perspektywiczne opracowania sa nauka i technikami -2011» (Przemysl (Polska), 2011); международной научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы модернизации современного машиностроения и металлургии» (Липецк, 2012); VIII Mezinárodni védecko-praktcká conference «DNY VÉDY - 2012» (Praha (Czechia), 2012); международной научно-практической конференции «ССП-2012» (Воронеж, 2012); XV международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы техники и технологии. Технология - 2012» (Орел, 2012); IV международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении (ТМ-2012)» (Рыбинск, 2012), XI всероссийской научно-технической конференции «Механики XXI веку» (Братск, 2012), а также научных конференциях

8

профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет».

Публикации

Общий объем публикаций по теме работы составляет свыше 9,4 печ. л., из них соискателю принадлежат свыше 4,3 печ. л. По теме диссертации опубликовано 27 научных работ, в том числе 7 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, а также получен 1 патент РФ на изобретение.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1, 10, 23] - определена связь физических свойств реологической среды с параметрами наложенного магнитного поля; [2, 20] - проанализированы технико-экономические показатели способа закрепления; [3,5, 16, 17] - сформулированы рекомендации по выбору технологической оснастки; [4, 11, 19, 26, 27] - предложены способы закрепления заготовок при электрических и комбинированных методах обработки; [6] - сформулированы рекомендации по выбору оптимальных реологических сред; [7, 9, 21] - рассмотрены особенности базирования заготовок в реологических жидкостях; [8, 25] - предложены новые способы использования магнитных жидкостей; [12, 13] - обоснованы области и перспективы использования магнитно-реологических сред в машиностроении; [22, 24] - построена модель процесса закрепления заготовки в реологической жидкости.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из четырех глав, введения, заключения и общих выводов, списка литературы, включающего 133 наименования, и приложений. Основная часть работы изложена на 130 страницах, содержит 49 рисунков и 8 таблиц. Приложения содержат документы о внедрении результатов работы в промышленность и в учебный процесс.

Глава 1. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТНО-РЕОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ БАЗИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ПРИ ОБРАБОТКЕ

Значимыми этапами технологической подготовки производства являются определение схемы базирования заготовки при обработке на станке и выбор или проектирование технологической оснастки, а в частности станочного приспособления. При небольшой серийности, а также в условиях гибкоструктурного производства (с частой сменой номенклатуры изготавливаемых изделий) затраты на проектирование и изготовление специальной технологической оснастки могут значительно увеличить себестоимость продукции, тем самым снизив ее конкурентоспособность. Универсальная же оснастка не всегда позв