автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Развитие теории и технологии дорнования отверстий в нестационарных условиях трения инструмента с заготовкой

На правах рукописи

СИВЦЕВ Николай Сергеевич

УДК 621.787(04)

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ДОРНОВАНИЯ ОТВЕРСТИЙ В НЕСТАЦИОНАРНЫХ УСЛОВИЯХ ТРЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА С ЗАГОТОВКОЙ

05.03.01 - "Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки" 05.02.08 - "Технология машиностроения"

Автор еферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ижевск 2005

Работа выполнена на кафедре 'Технология роботизированного производства" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет"

Научный консультант

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Абрамов Иван Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Колмогоров Герман Леонидович

доктор технических наук, профессор Кугультинов Сергей Данилович

доктор технических наук, доцент Курносое Николай Ефимович

Ведущая организация

дочернее открытое акционерное общество "Ижевский оружейный завод"

Защита состоится 11 марта 2005 г в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.065.02 Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 1 февраля 2005 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Решение задачи экономичного достижения требуемой размерной точности и качества рабочих поверхностей деталей в процессах уп-ругопластического и пластического деформирования в значительной мере определяется эволюцией подходов к изучению условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой, от которых зависят вид и силы контактного трения в очаге деформации. В равной степени это относится и к процессу упроч-няюще-калибрующей обработки отверстий дорнованием - объекту настоящих исследований.

Изучению процесса дорнования, его влияния на качество и эксплуатационные свойства деталей посвящены работы Ф.Ф. Валяева, А.Н. Исаева, А.Г. Косиловой, В.М. Меньшакова, В.П. Монченко, А.И. Осколкова, И.В. Поздняковой, Ю.Г. Проскурякова, В.Н. Романова, A.M. и ОА. Розенбергов. Я.А. Симахина, В.В. Тарасова, Г.И. Шельвинского, И.И. Янченко и др.

В результате выполненных работ установлено, что условия рационального упрочнения поверхностного слоя и получения требуемых параметров качества отверстия в конечном итоге определяются видом напряженного состояния заготовки, который зависит от схемы приложения деформирующих сил и контактного трения. Регулируя контактное трение путем изменения кинематики инструмента, создания эффективных способов подвода смазки в очаг деформации, выбора состава смазочного материала и других приемов, можно достичь существенного изменения напряженного состояния и перераспределения деформаций как в поверхностном слое, так и в объеме заготовки.

Однако, несмотря на обширный теоретико-экспериментальный материал и широкое внедрение процесса дорнования, научные и методические основы обеспечения качества отверстий при учете условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой до настоящего времени не разработаны. Во многом это объясняется отсутствием четкого представления о напряженно-деформированном состоянии (НДС) локального контакта в условиях упругопластического деформирования с ненулевым трением.

Основными затруднениями при установлении связей между условиями на поверхности, трением и НДС является их сложность, обусловленная влиянием большого числа факторов. Проблема усугубляется еще и тем, что проявление этих факторов при заданном режиме обработки носит нестационарный характер, что связано с рассеянием значений размерных параметров заготовок, физико-механических свойств и химического состава обрабатываемого материала. По этой причине предпринятые попытки аналитического описания НДС заготовки при дорновании основаны на упрощающих предпосылках, идеализирующих контактные поверхности и усредняющих силы трения на них.

Абстрагирование и отказ от учета реальных условий деформирования искажают картину описания контактных явлений и физическую сущность протекающих в поверхностном слое процессов. Это обстоятельство сводит известные

теории упрочняюще-калибрующей обработки дорнованием на полуэмпирический уровень, что серьезно усложняет подготовку производства, поскольку в каждом конкретном случае требуется экспериментальное уточнение режима обработки. Кроме того, не удается в полной мере реализовать возможности направленного изменения параметров качества отверстий за счет управления трением.

Цель диссертационной работы - совершенствование процесса дорнова-ния отверстий в нестационарных условиях трения на базе разработки научно-методических основ обеспечения качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин и назначения рациональных параметров инструмента и режима обработки.

Задачи исследования

1. Разработка математической модели анизотропного трения, учитывающей изменение условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в процессе дорнования.

2. Выявление закономерностей нагружения заготовки при изменении условий контактного взаимодействия и трения.

3. Разработка математической модели деформирования заготовки при дорновании в нестационарных (реальных) условиях контактного взаимодействия и трения с инструментом.

4. Численное исследование НДС заготовки и параметров качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей на основе разработанной математической модели.

5. Экспериментальное исследование влияния условий трения при дорно-вании на параметры качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей.

6. Разработка инженерной методики проектирования операций дорнова-ния с учетом условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой.

7. Разработка новых эффективных технологий обеспечения заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений на основе применения процесса дорнования.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов

В работе реализована методология синергетического подхода к изучению деформационных процессов в объеме заготовки и процессов контактного взаимодействия тел, а также внешнего (контактного) и внутреннего трения.

Теоретические исследования базируются на современных положениях механики деформируемого твердого тела и ее актуальной области - механики контактного взаимодействия, молекулярно-механической теории трения, достижениях науки о качестве поверхностного слоя, методах математического моделирования, аналитических и численных расчетов. При экспериментальных исследованиях использованы методы математической статистики, планирования эксперимента, тензометрирования, а также метрологические и физические методы оценки параметров поверхностного слоя деталей.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждена экспериментальной проверкой, сходимостью результатов численного исследования с результатами исследований других авторов, а также промышленным внедрением предложенных разработок. Достоверность новизны технических решений подтверждена пятью авторскими свидетельствами на изобретения.

На защиту выносятся:

- математическая модель анизотропного трения, учитывающая изменение условий контактного взаимодействия в различных точках контактной поверхности при сдвиге инструмента по заготовке в процессе ее упругопластического деформирования;

- разработанные теоретические положения: математическая модель упругопластического деформирования заготовки при дорновании в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой; математическая модель контактного взаимодействия инструмента с заготовкой; методика расчета параметров процесса, качества отверстий и рационального режима обработки;

- результаты исследования НДС заготовки и выявленные закономерности изменения физико-механических свойств поверхностного слоя и точности обработки отверстий в процессе дорнования при учете изменяющихся условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой;

- инженерная методика проектирования операций дорнования, а также принципиально новые технические решения обеспечения заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений на основе применения процесса дорно-вания.

Научная новизна:

- разработаны научно-методические основы обеспечения качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин и назначения рациональных параметров инструмента и режима обработки в процессе дорнования с учетом объективно существующей взаимосвязи НДС в объеме заготовки, НДС локального очага деформации, условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой;

- установлено, что повышение точности обработки в процессе дорнования заготовок, изготовленных с исходным допуском, объясняется самоорганизацией контактного трения при изменении натяга, приводящей к снижению поля рассеяния упругого возврата материала;

- теоретически и экспериментально обоснован принцип минимизации контактного трения при минимальном контактном давлении, возникающем в процессе дорнования заготовок, для выбора режима дорнования, обеспечивающего повышение точности обработанных отверстий;

- выявлена недопустимость использования при расчетах рационального режима обработки и силовых параметров процесса дорнования допущения об абсолютной жесткости инструмента, поскольку в общем балансе деформаций внутренней поверхности заготовки и наружной поверхности инструмента упругие деформации последнего значительны и существенно снижают действитель-

ный натяг дорнования; установлена закономерность этого снижения от положения инструмента в обрабатываемом отверстии, а также факторов процесса;

- теоретически подтверждено наличие внеконтактной деформации заготовки на участке переднего конуса инструмента, а также выявлена упругая вне-контактная деформация собственно инструмента; предложена методика прогнозирования напряжений в заготовке с учетом деформаций в заготовке и инструменте на основе применения численных методов.

Практическая полезность работы. Разработанные в работе конкретные методики расчета НДС заготовки, степени и глубины наклепа поверхностного слоя при дорновании в нестационарных условиях трения позволяют научно-обоснованно подойти к решению практических вопросов экономичного достижения заданных конструктором параметров качества отверстий, обеспечивающих в совокупности эксплуатационные свойства деталей и соединений, а также нормативный срок службы изделий.

Предложенная методика автоматизированного проектирования операций дорнования позволяет существенно сократить объем экспериментальных исследований, что обеспечивает возможность снизить затраты материальных ресурсов, денежных средств и времени на технологическую подготовку производства.

Разработанные новые технологии и конструкторские решения позволяют снизить трудоемкость изготовления деталей и соединений.

Практические результаты выполненных исследований отмечены бронзовой медалью ВДНХ СССР (1979 г.), дипломами всероссийских выставок в Тольятти (1983 г.) и Ижевске (1985 г.), а также премией им. М.Т. Калашникова (постановление президиума Союза научных и инженерных общественных организаций Удмуртской Республики от 7.02.2002 г., № 1).

Реализация результатов. Результаты работы в виде инженерной методики проектирования операций дорнования и новых технологий финишной обработки деталей и сборки соединений с высокой нагрузочной способностью внедрены на ДОАО "Ижевский оружейный завод", ООО УНПЦ "Механик", ФГУП "Ижевский механический завод", ОАО "Редуктор".

По данным Всесоюзного научно-исследовательского института патентной информации и Федерального института промышленной собственности зарегистрировано использование предложенных технических решений на Омском моторостроительном производственном объединении им. П.И. Баранова; предприятиях п/я Г-4184, Москва, п/я А-3573, Омск; Иркутском авиационном производственном объединении.

Материалы исследований включены в разделы лекционных курсов "Три-бомеханика", "Механика поверхности", "Технология машиностроения", а также используются студентами при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные результаты исследований представлялись и получили одобрение на Международной научно-технической конференции "Информационные технологии в инновационных проектах", Ижевск, 2001; VI Международной научно-

технической конференции "Прогрессивные производственные процессы'01", Варна (Болгария), 2001; Международной научно-технической конференции "Современные материалы, технологии, оборудование и инструмент в машино-и приборостроении", Киев (Украина), 2001; Международной научно-технической конференции "Со-Ма-Тех-2001", Трнава (Словакия), 2001; I, II, Ш и IV международных научно-технических конференциях "Инженерия поверхности и реновация изделий", Феодосия, Ялта (Украина), 2001, 2002, 2003, 2004; Международной научно-технической конференции "Научно-технические проблемы станкостроения, производства технологической оснастки и инструмента", Одесса (Украина), 2002; Международной научно-технической конференции "Технологическое управление качеством поверхности деталей машин", Киев (Украина), 2003; Научно-техническом форуме с международным участием "Высокие технологии - 2004", Ижевск, 2004; Международном научном семинаре "Современные информационные технологии. Проблемы исследования, проектирования и производства зубчатых передач", Ижевск, 2001; I и II международных научно-технических семинарах "Современные методы сборки в машиностроении и приборостроении", Свалява (Украина), 2001,2002; Международном научно-техническом семинаре "Прогрессивные технологии в машиностроении", Запорожье (Украина), 2002; III и IV международных научно-технических семинарах "Современные проблемы подготовки производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении", Свалява (Украина), 2003, 2004; Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы обеспечения технологичности конструкций в машиностроении", Брянск, 1980; Всесоюзной конференции "Технологическое управление качеством обработки и эксплуатационными свойствами деталей машин", Киев, 1980; Всесоюзной научно-технической конференции "Исследование методов поверхностно-пластического деформирования материалов в машиностроении", Владимир, 1981; Всесоюзной конференции "Интенсификация технологических процессов механической обработки", Ленинград, 1986; Всесоюзном научно-техническом семинаре «Передовой опыт в технологии, механизации и автоматизации сборочных работ в машиностроении, "Сборка-78"», Харьков, 1978. Результаты исследований рассматривались на отраслевых, республиканских и областных научно-технических конференциях, семинарах и совещаниях в Ижевске (1978, 1981— 1984, 1986, 1988), Москве (1980), Пензе (1980), Риге (1983), а также на научно-технических конференциях ГОУ ВПО ИжГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 73 научные работы, в том числе две монографии (в соавторстве). Материалы диссертации отражены в пяти отчетах по хоздоговорным научно-исследовательским работам.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения, списка использованных литературных источников, содержащего 357 наименований, и приложения. Диссертация содержит 116 рисунков и 17 таблиц. Общий объем работы - 298 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследования сформулированы цель, научная проблема и задачи исследования, излагается краткое содержание диссертации по главам.

Первая глава посвящена анализу состояния вопроса и детализации задач исследования диссертационной работы.

Рассмотрена роль контактного трения в процессах упругопластического и пластического деформирования. Выполнен анализ условий контактного взаимодействия и видов трения инструмента с заготовкой; показано, что для минимизации энергосиловых параметров процессов и устранения перечня негативных последствий, вызываемых контактным трением, желательно при проектировании операций предусматривать жидкостное трение между инструментом и заготовкой.

Однако энергетическую минимизацию не следует смешивать с технологически оптимальным процессом, в котором кроме максимально возможного снижения сил контактного трения, с наименьшими трудозатратами обеспечиваются требуемые параметры качества деталей Условия реализации такого процесса гораздо сложнее, и, как показывают выполненные исследования, с позиции технологической оптимизации жидкостное трение не всегда рационально. Более того, для принятых параметров режима обработки условия контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовками, входящими в обрабатываемую партию, неидентичные. В связи с этим при обработке отдельных заготовок вид трения может изменяться от жидкостного до полужидкостного, или граничного. Вследствие макрогеометрических погрешностей формы, волнистости, рассеяния параметров шероховатости обрабатываемой поверхности и физико-механических свойств материала отмеченное происходит и у отдельной заготовки на различных стадиях протекания процесса, а также на одном и том же участке в разные моменты времени. По существу, при обработке реальных заготовок всегда происходит самоорганизация контактного трения, обусловленная изменяющимися (нестационарными) условиями контактного взаимодействия в многокомпонентной технологической системе заготовка-смазка инструмент Этот вывод в полной мере справедлив и для процесса упрочняю-ще-калибрующей обработки дорнованием.

Изменение контактного трения при дорновании влияет на величину и распределение напряжений в очаге деформации, меняет схему его напряженного состояния и заготовки в целом, вносит коррективы в деформационную картину процесса.

Ранее выполненные теоретические исследования НДС заготовки при дорновании основаны на допущениях и модельных представлениях, которые упрощают картину ее контактного взаимодействия с инструментом. При таком подходе результаты исследований оказываются оторванными от реальных контактных явлений, включающих и процессы трения. Вместе с тем, именно эти процессы определяют качество внутренней цилиндрической поверхности обра-

ботанной детали В этой связи полномасштабное решение проблемы разработки общей теории упрочняюще-калибрующей обработки дорнованием может быть найдено только на основе установления взаимосвязи НДС заготовки, НДС локального контакта условий контактного взаимодействия и трения

Очевидно, что в силу многофакторности и многообразия контактных явлений, а также глобального масштаба проблемы трения установление этой взаимосвязи представляет исключительную сложность и должно базироваться на достижениях фундаментальных наук - физики и химии твердого тела, физики и химии поверхности, физических основ прочности материалов, физико-химической механики материалов и т д и более прикладных наук - механики деформируемого твердого тела, трибологии, теории вероятности и др

В рамках настоящих исследований, направленных на разработку научно-методических основ обеспечения качества отверстий при дорновании в нестационарных условиях контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой, решение этой задачи рассматривается на феноменологическом уровне с привлечением достижений механики деформируемого твердого тела и ее актуальной области - механики контактного взаимодействия

При решении контактных пространственных задач и исследовании напряженно-деформированного состояния тел конечных размеров сложной формы как в плоских, так и в пространственных задачах механики деформируемого твердого тела наиболее эффективны численные методы, основанные на дискретизации с последующей кусочно-постоянной, линейной или квадратичной аппроксимацией непрерывных функций перемещений, напряжений и деформаций

Среди численных методов указанного направления широкое распространение получил метод конечных элементов (МКЭ)

В основе метода конечных элементов лежат вариационные принципы формулирования задач механики деформируемого тела (принципы виртуальной работы, минимума потенциальной энергии, минимума дополнительной энергии и др) К настоящему времени вариантов реализации МКЭ для решения различных задач разработано очень много Имеются универсальные и разрабатываются специальные пакеты программ расчета НДС заготовок с учетом их сложной конфигурации и условий нагружения Все вышесказанное позволяет рассматривать метод конечных элементов как эффективный метод, на основе которого возможна разработка математической модели деформирования заготовки в процессе дорнования, учитывающей во взаимосвязи НДС заготовки, условия контактного взаимодействия и трения

Во второй главе разрабатывается математическая модель анизотропного трения в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой

Анализ известных законов изменения контактных касательных напряжений на поверхности деформируемого тела (законов трения) показывает, что в их основе лежат физические представления о взаимодействии шероховатых поверхностей на площадках фактического контакта, а трение в процессах упруго-

пластического и пластического деформирования следует рассматривать не только с позиций влияния внешних условий на контактное взаимодействие инструмента с заготовкой, но и в связи с процессом деформации в объеме. Поскольку коэффициент трения, характеризующий соотношение нормальных и касательных сил на контакте, не имеет простой связи с внутренними напряжениями, касательные напряжения в элементарных объемах (в точках контакта) предложено анализировать по отношению к физической константе сдвига материала к через фактор трения /т, входящий в закон пластического трения Л. Прандтля: Тц =

В зависимости от условий контактного взаимодействия и общего напряженного состояния заготовки фактор трения теоретически может изменяться от нуля (нулевое трение) до 1 (предельное трение). С опорой на эти реперные точки и предложенную модель контактного взаимодействия шероховатых поверхностей инструмента и заготовки (рис. 1), с учетом закономерностей теорий пластичности и контактного взаимодействия тел устанавливается взаимосвязь нормальных (а'„ ,оя ,он) и к а с а т е л ь н^х^^п ряжений на фактической АВ, идеализированной и номинальной 5н поверхностях трения в локальном контакте при переходе от нулевого трения к предельному. При этом постулируются две основные гипотезы:

1. Несущая способность пятен касания при прочих равных условиях зависит от удельной силы анизотропного трения, реализуемой в их пределах.

2. Приложение сдвиговой нагрузки не приводит к существенным изменениям площадей контакта двух шероховатых тел в фазе установившегося движения.

С учетом постулируемых гипотез нормальные предельные напряжения на номинальном контакте при комбинированной (нормальной и касательной) нагрузке для условий непредельного трения определятся:

при поперечном сдвиге

= 0,55*

и

1 +

^}/т+(Л + 2Х1-Л)

(1)

при продольном сдвиге

где 5 = - относительная площадь контакта.

Соотношения (1), (2) являются уравнениями с двумя неизвестными 3 и /х, особенностью которых является их взаимообусловленность, поскольку ни относительная площадь контакта , ни фактор трения не могут быть заданы произвольно, вне связи друг с другом.

Для установления такой связи и раскрытия взаимообусловленности обратной связи предложена зависимость вида

1,6(1+ 0-7^6

Рис 1 Модель контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и поле линий скольжения в локальном очаге деформации микрогребешков заготовки Л, - высота волны металла, затекшего во впадину микрогребешка инструмента при его сближении с шероховатой поверхностью заготовки, ^2заг' ^^заг и - высота неровностей

исходного профиля поверхностей и угол при вершине микронеровностей соответственно заготовки и инструмента, - угол выхода линий скольжения на контактную поверхность, здесь - угол наклона свободной поверхности микрогребешка заготовки к идеализированной поверхности трения

Выполненный анализ соотношений (1), (2), (3) показал, что отказ от идеализации контакта позволяет выявить не пропорциональную связь между нормальными средними напряжениями на номинальном контакте и касательными напряжениями на идеализированной поверхности трения. Зависимость касательных напряжений от степени пластической деформации микрогребешка с развитием фактического контакта приводит к снижению величины нормального напряжения на номинальной поверхности по отношению к величине, определяемой из закона пропорциональности касательной и нормальной нагрузки Г. Амонтона.

Последний вывод основан на анализе контактного взаимодействия единичных микронеровностей инструмента и заготовки. Однако с ростом сближения и при переходе от трения с дискретным контактом к трению со сплошным контактом все больше проявляется взаимное влияние полей линий скольжения отдельных локальных очагов деформации. Начиная с некоторой нагрузки, при определенном соотношении = п, возникает перекрещивание полей, и с этого момента развитие относительной площади контакта подчиняется экспоненциальной зависимости.

Для этого случая с использованием экспоненциального закона трения Е.М. Макушка уточненная закономерность развития относительной площади контакта 5 , например, при поперечном сдвиге запишется следующим образом:

где ан=ан/А - нормальное безразмерное напряжение на номинальной поверхности.

С учетом взаимообусловленности X н /, (3) из последних выражений следует, что при /¡|//?2<1 зависимой^ юн ¿линейная во всем диапазоне возможных значений относительной площади контакта (кривая 1, рис. 2). С развитием относительного контакта и изменением углового коэффициента Рт (здесь - угловой коэффициент, определяемый суперпозицией от вкладов предельных процессов, протекающих при /т = 0 и /, = 1) наблюдается все большее отклонение кривой 1 от закономерности, определяющей развитие контакта для нулевого трения (кривая 2) и ее сближение с кривой 3 для предельного трения. Это дает основание утверждать, что при заданном рассеянии относительной площади контакта изменение условий контактного взаимодействия и трения приводит к уменьшению рассеяния нормальных напряжений юЙ1( на номинальной поверхности.

Рис 2 Зависимость относительной площади контакта S для регулярной шероховатости от среднего нормального напряжения на номинальном контакте он при поперечном сдвиге с учетом изменения условий контактного взаимодействия и трения 1 - /т / const; 2 -

Исследование предложенной модели трения и выявленных закономерностей позволило выдвинуть принцип минимизации контактного трения при минимальном контактном давлении, возникающем в процессе дорнования заготовок, для назначения рационального режима дорнования при обеспечении высокой точности обработанных отверстий.

Третья глава посвящена разработке математической модели деформирования заготовки при дорновании на основе метода конечных элементов.

При постановке численной задачи приняты следующие допущения:

- вследствие невысоких скоростей дорнования при исследовании НДС заготовки применяется теория малых упругопластических деформаций;

- температурными явлениями на контакте инструмента с заготовкой пренебрегаем, не учитываем также явления ползучести и релаксации;

- при разгрузке вторичных пластических деформаций не возникает и эффект Баушингера не учитывается.

При формировании граничных условий для решения краевой (контактной) пространственной задачи упругопластического нагружения заготовки при дорновании с учетом условий ее контактного взаимодействия с инструментом введен условный дискретный контактный слой со средней толщиной на участке /, между двумя узловыми точками (рис. 3):

Я ,ср = R,

-Д Rf+Rz,

ч,

где - средняя величина смятия микронеровностей заготовки на /-м участ-

ке контактной поверхности (величина сближения контактных поверхностей инструмента и заготовки).

Этот слой принят за одно целое с инструментом, а узловые точки с элементарных площадок фактического контакта микронеровностей инструмента и заготовки (площадок внешнего трения) перенесены на номинальную поверхность (рис. 3, б). Тогда площади 1-х участков между двумя узловыми точками, например, на переднем конусе определятся как

Z.-Z,

1-1

cosa

где г{ и г-1 - радиусы переднего конуса инструмента соответственно в г-й и г-1-й узловых точках контакта; и Ъ1Л - координаты г-й и /-1-й узловых точек на контактной поверхности в направлении оси 2.

Сила трения Ft на номинальной площади 8Ш при средних касательных

напряжениях на ней

Z.-Z,

í-i

cosa

Составляющие силы трения соответственно равны:

б

Рис 3 Схема нагружения заготовки при дорновании с ненулевым трением а - векторы сил, действующих на заготовку б - дискретный контакт ный слой между узловыми точками, 1 - заготовка, 2 - инструмент Da> b и В соответственно номинальный диаметр, ширина цилиндрической ленточки и переднего конуса инструмента, Ot и CXj -угол переднего и обратного конуса инструмента, L ~ длина заготовки

Q¡t =F, sina, T¡ =F cosa.

Для определения нормальной силы N, на номинальной площади St использованы зависимости, полученные при разработке математической модели анизотропного трения в условиях контактного взаимодействия шероховатых поверхностей инструмента и заготовки при взаимном влиянии полей линий скольжения в очагах деформации отдельных микронеровностей Для случая

поперечного сдвига микронеровностеи инструмента относительно микронеровностей заготовки с учетом (4) имеем:

N, = 1,285

N, =1,285

kS,

5,71 Г, _, + К

+4

IR7

-Д R?

z -z,_

cosa

-к для S, <0,5;

2--

tój

и - (l - n)ln| Z.-Z,

1-5,

тс^+л+г^-д^Цх

(6)

cosa

^к для 0,5 < S,,

где 5, = S, /5Н - относительная площадь контакта между двумя узловыми точками.

Составляющие нормальной силы Nt и силы трения Ft на номинальной площади Sm :

\Qn¡ = N, cosa; \Q¡. = F, sina;

■N, cosa. I Tt = F,cosa.

Суммарные силы на площади SH; :

\Q,=Qm, -Q,,;

\T, = TNi+Tlr

Соответственно силы на площади

JQ+i = QN,+ i ~Qi-i+Ü

1 T, + \=TNH.i +TF,+f

Узловые силы (вектор нагрузок) в точке с координатой Z, определены как среднее арифметическое сил, действующих на площадях SHi и SH+1 :

о7 =й±а±1.

az, 2 . т

z' 2

Аналогично производится формирование вектора сил в узловых точках на участках цилиндрической ленточки и обратного конуса инструмента.

Предложенные зависимости для определения силы трения (5) и нормальной силы (6) на номинальной площади контакта между узловыми точками представляют собой систему двух уравнений с пятью неизвестными: Ft N,

тН(. 5,, AR^ • Очевидно, что даже при введении дополнительных граничных

условий и использовании численных методов получить замкнутое решение этой системы не представляется возможным.

В рамках разрабатываемой теории исследования НДС заготовки методом конечных элементов для уменьшения числа неизвестных предложено аналити-

чески связать величину смятия микронеровностей заготовки (величину сближения) с фактической площадью контакта через геометрические параметры шероховатого контактного слоя заготовки.

К настоящему времени для установления такой связи предложено достаточно много решений. Наиболее известные основаны на оценке фактической площади контакта при помощи кривой опорной поверхности, характеризующей распределение материала в шероховатом слое. Однако эти решения не могут учесть специфику поверхностного пластического деформирования при дорно-вании, которая состоит в том, что опорная поверхность возникает в условиях стохастического структурообразования и направленного текстурообразова-ния при сплющивании и истечении микронеровностей поверхности заготовки

Чтобы проследить за изменением опорной поверхности в процессе дор-нования, предлагается аппроксимировать ее функцией с синусоидальной особенностью, при выводе которой образование опорной поверхности рассматривается не в связи со снятием припуска при механической обработке, а в связи с массопереносом материала шероховатостей контактной поверхности заготовки при ихдеформации

Лтах(1 - ^агешт/Г^Тг 1, (7)

где Rmlx - наибольшая высота профиля микронеровностей заготовки.

С учетом незначительной длины /-го участка между двумя узловыми точками на контакте для определения относительной площади фактического контакта использовано уравнение (3), полученное при разработке модели контактного взаимодействия отдельных микронеровностей, которое после преобразований приводится к виду

Тогда с учетом (8) в выражении (7) можно выразить как функцию

тН( , а уравнения (5), (6) обращаются в систему с тремя неизвестными

Рассматриваемая задача деформирования заготовки при дорновании относится к осесимметричной контактной, в связи с чем в сопряженных узлах контакта заготовки и инструмента имеет место равенство векторов узловых сил, противоположных по направлению:

где - векторы контактных узловых сил соответственно для заго-

товки и инструмента.

Равенство узловых сил на контакте позволяет, сформировав две матрицы жесткости (для заготовки и инструмента), решать две системы уравнений в перемещениях:

контакте соответственно для заготовки и инструмента.

Система (9) по смыслу соответствует совместному рассмотрению двух тел. связанных между собой условием совместности перемещений сопряженных узлов на контакте этих тел. Эту систему можно записать в следующем виде:

векторы радиальных перемещений соответственно для заготовки и инструмента.

С учетом введенного при формировании вектора узловых сил дискретною контактного слоя (рис. 3, б), условие совместности перемещений в радиальном направлении примет вид

где Ля - натяг дорнования в г'-й узловой точке контакта, определяемый с учетом геометрии инструмента, волнистости и макрогеометрической погрешности формы поверхности обрабатываемого отверстия.

Последнее уравнение представляет собой дополнительное граничное условие в перемещениях, вводимое при решении системы уравнений (5), (6).

Для учета упрочнения при решении рассматриваемой задачи упругопла-стического нагружения заготовки при дорновании использован один из вариантов приближенного метода упругих решений, основанный на использовании действительных (истинных) или схематизированных диаграммах деформирования или растяжения (сжатия), - метод переменных параметров упругости.

На основе сформированных граничных условий разработан алгоритм расчета НДС заготовки при дорновании, блок-схема которого представлена на рис. 4. Его отличительная особенность состоит в следующем:

- натяг дорнования в узловых точках контакта определяется с учетом волнистости и макрогеометрической погрешности формы поверхности обрабатываемого отверстия;

- формирование вектора узловых сил производится не только на основе выполнения условия совместности перемещений, но и с учетом предложенной модели контактного взаимодействия инструмента с заготовкой, утверждающей взаимообусловленность касательных напряжений и фактической площади контакта, а также модели анизотропного трения;

- при расчете касательных напряжений упрочнение материала учитывается уточнением константы сдвига.

{г2} = [А2М}.

обратные матрицы жесткости и

Pul 4 Ьжж схема a iiopimn pit iua НДС нюшии iipit юристами«

В четвертой главе приводятся результаты численного исследования НДС заготовки и силы при дорновании. Численное исследование предусматривало решение двух основных задач:

1. Теоретический анализ НДС заготовки и силы при дорновании, а также проверка предложенной модели деформирования заготовки на адекватность.

2. Выявление резервов направленного управления параметрами качества отверстий при учете нестационарных условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой.

Расчеты выполнены в соответствии с разработанным планом численных исследований НДС заготовки в процессе и после ее дорнования для пяти различных положений инструмента в обрабатываемом отверстии. Максимальный натяг дорнования выбран из условия возникновения в заготовках упругопла-стических деформаций (степень деформации не превышала 1%). При проведении расчетов использованы специально разработанные на языке "Фортран IV" программы, реализующие предложенный в главе 3 алгоритм (рис. 4). Результаты расчетов сопоставлялись с экспериментальными данными, ранее полученными в многочисленных исследованиях процесса дорнования, выполненных Ю.Г. Проскуряковым, A.M. Розенбергом, ОА. Розенбергом, И.И. Янченко, автором настоящей работы и др.

Анализ порученных результатов показал, что максимальные осевые радиальные и окружные напряжения в заготовке возникают в области ее контакта с цилиндрической ленточкой инструмента (рис. 5). Здесь же имеет место максимальная интенсивность напряжений

По ходу дорнования напряжения в теле заготовки возрастают, достигая • экстремума при выходе центрального узлового кольца цилиндрической ленточки инструмента в сечение заготовки, равноудаленное от его торцов. Далее происходит их снижение, менее интенсивное, чем рост, что объясняется разными условиями нагружения заготовки со стороны ее свободного и опорного торцов.

Независимо от положения инструмента в обрабатываемом отверстии в кольцевых сечениях, которые разделяют передний и обратный конусы инструмента с его цилиндрической ленточкой, наблюдается значительное повышение уровня напряжений (рис. 5). С увеличением ширины цилиндрической ленточки и радиуса ее перехода в конические участки уровень напряжений снижается, что свидетельствует о доминирующей роли указанных геометрических параметров инструмента на напряженное состояние заготовки при дорнованиии.

Картина распределения радиальных напряжений по толщине стенки заготовки (рис. 6) согласуется с ранее полученной на основе аналитических методов решения известной задачи о нагружении толстостенной трубы равномерно распределенным внутренним давлением и осевой силой. От максимальных сжимающих на внутренней поверхности они уменьшаются до нуля на наружной. Осевые напряжения, являясь сжимающими на внутренней поверхности, по толщине стенки заготовки меняют знак. Растягивающие окружные напряжения по толщине стенки заготовки знак не меняют.

Радиальные напряжения Ишенсивносгь напряжении

Рис 5 Поля напряжении и ишснсшшосш напряжении в ¡аюювкс(6сз учеыооыючиых напряжении возникающих ео сюрош I обра! пою копуеа) и инструменте п процессе

лорновамия

Рис 6 Распределение напряжении и пнипспвносш напряжении ноюлщине иенкн заюговкнмрн ее нафу женин в процессе юрпокання (сгаль а,, =360 М11а ¿/П1 44 мм "заг/^аг =164/=40 мм - 0 08 мм Ь 4 мм а 3° а, = 10°, схема сжашя) предел 1екучсс1и обраба I ывасмо! о машриала е/ли 0п1 - внутренний и наружный лиамстры шоювкп

Результаты расчетов остаточных осевых сх°ст, радиальных и окружных Ср'ст напряжений в теле заготовки после прохода дорна показали, что их экстремум локализуется в поверхностном слое, причем максимальными являются окружные сжимающие напряжения. При увеличении расстояния от обработанной поверхности отрицательные значения этих напряжений сначала увеличиваются до некоторого экстремума, а затем начинают изменяться в обратном направлении, переходя в положительные. Такая икономерность наблюдается для всех значений исследуемых факторов процесса. Ранее она была установлена экспериментально в Институте сверхтвердых материалов НАН Украины при проведении исследований по изучению влняр.чя натяга, толщины стенки заготовки, исходной твердости обрабатываемого металла на окружные и осевые напряжения при дорновании.

Осевые остаточные напряжения в поверхностном слое меньше, чем окружные. Изменение их под влиянием факторов процесса дорнования аналогично изменению окружных. Этот вывод ранее подтвержден и экспериментально.

Максимальная интенсивность напряжений для данного материала определяется его способностью к деформационному упрочнению и зависит от натяга, геометрии инструмента и толщины стенки заготовки. Она возникает в поверхностном слое где имеет место и наибольшее повышение микротвердости после дор' <' 'А?.. Возможность расчета методом конечных элементов интенсивности напряжений в различных узловых точках по толщине стенки заготовки позволила предложить методику прогнозирования степени и глубины наклепа ее поверхностного слоя.

Изменение условий трения при дорновании не влияет на закономерности распределения напряжений в заготовке по ее длине и толщине стенки, однако их изменение отражается на уровне напряжений. С ухудшением условий трения DO всех случаях наблюдается их рост. Отмеченное явление проявляется и при изменении всех исследуемых факторов процесса: натяга дорнования, геометрии инструмента. Вместе с тем в исследуемых диапазонах значений исследуемых факторов процесса этот рост незначителен (до 14 %), что подтверждает допустимость усреднения сил трения на контактной поверхности при решении задач реологии, в которых точный анализ НДС тел не требуется.

Исследования перемещений в заготовке показали, что независимо от положения инструмента в обрабатываемом отверстии наибольшие перемещения в заготовке, как и напряжения, возникают на ее внутренней поверхности в радиальных сечениях, разделяющих цилиндрическую ленточку с передним и обратным конусом. При входе инструмента в заготовку эти перемещения имеют экстремальное значение со стороны свободного торца. У опорного торца в этот момент наблюдается упругая усадка отверстия. По ходу дорнования величина радиальных перемещений снижается, достигает минимума в сечении заготовки, равноудаленном от торцов, и вновь возрастает, причем при выходе инструмента к опорному торцу экстремум перемещений сдвигается в сечение, разделяющее цилиндрическую ленточку с передним конусом. Таким образом, заготовка

вблизи торцов деформируется больше, чем в середине. Такая же закономерность деформаций наблюдается и по наружной поверхности.

Упругие перемещения инструмента в узловых точках его контакта с заготовкой взаимосвязаны с соответствующими перемещениями ее внутренней поверхности. Поскольку общий баланс перемещений равен натягу дорнования, большей деформации заготовки соответствует меньшая деформация инструмента и наоборот.

Для заданного натяга дорнования соотношение величин деформаций заготовки и инструмента зависит не только от положения последнего в обрабатываемом отверстии, но и от факторов процесса. Установлено, что с увеличением ширины цилиндрической ленточки инструмента, толщины стенки заготовки и предела текучести обрабатываемого материала, а также с уменьшением угла переднего конуса инструмента перемещения в заготовке снижаются, а в инструменте возрастают.

Объяснить отмеченные закономерности изменением уровня напряжений в заготовке не представляется возможным, поскольку уменьшение перемещений в ней происходит не только при снижении напряжений, но и при их росте. Очевидно, между этими явлениями более сложная связь, установить которую удалось на основе анализа развития внеконтактных зон деформации заготовки в процессе дорнования

Как показали ранее выполненные эксперименты, при дорновании заготовок с относительным натягом, превышающим 0,01 (степень деформации 1 %), эти зоны возникают на участках переднего конуса, а также цилиндрической ленточки и обратного конуса инструмента. При степенях деформации менее 1 % внеконтактная деформация заготовки имеет место только на участке переднего конуса инструмента.

Выполненное численное исследование НДС заготовки при дорновании с натягами до 0,28 мм (максимальная степень деформации 0,6 %) полностью подтвердили этот факт теоретически. Более того, полученные результаты позволяют утверждать, что процесс дорнования сопровождается и внеконтактной упругой деформацией инструмента (рис. 7).

В результате внеконтактных деформаций фактическая ширина контакта образующей переднего конуса инструмента с заготовкой /кф всегда меньше

теоретической 1кт. Установлено, что максимальные перемещения на внутренней поверхности заготовки определяются не только уровнем напряжений, но и фактической шириной ее контакта с передним конусом инструмента. Ширина контакта, в свою очередь, зависит от значений факторов процесса дорнования, что усложняет ее связь с напряжениями и перемещениями.

При заданном натяге дорнования ширина контакта растет с увеличением толщины стенки заготовки и напряжений в ней. С ростом длины образующей цилиндрической ленточки инструмента и предела текучести обрабатываемого материала ширина контакта уменьшается при падении уровня напряжений в заготовке. Как в первом, так и втором случае величина перемещений на внутрен-

ней поверхности заготовки в процессе ее нагружения снижается. Увеличение угла переднего конуса инструмента также уменьшает ширину контакта, однако это происходит при росте напряжений и перемещений в заготовке.

и а, мм

103 113 123 133 143 153 163 Узловые точки по

длине заготовхи

Рис 7 Внеконтактные деформации внутренней поверхности заготовки 1 и наружной поверхности инструмента 2 в зоне переднего конуса при дорновании (сталь 45, СГ^ = 360 МПа, 4,г = 45 мм, Д,г/4,г = 1,64, / = 40 мм, N = 0,12 мм, Ь = 2 мм, а = 1°, а, = 10°, схема сжатия) /кт и /кт - соответственно теоретическая и фактическая ширина контакта инструмента с заготовкой

Изменение условий трения при дорновании с относительным натягом до 0,6 не приводит к изменению ширины контакта, однако влияет на перемещения узловых точек контакта инструмента с заготовкой. С улучшением условий трения величина этих перемещений уменьшается.

Характер нагружения заготовки и перемещений в ней при дорновании непосредственно связаны с величиной диаметральной остаточной деформации на внутренней и наружной поверхностях. Установлено, что с уменьшением перемещений в заготовке в ходе ее нагружения снижается и величина диаметральной остаточной деформации после дорнования. Это согласуется с результатами ранее выполненных экспериментальных исследований, свидетельствующих о том, что при заданном натяге дорнования величина радиальной остаточной деформации снижается при уменьшении угла переднего конуса инструмента, при увеличении толщины стенки заготовки и предела текучести обрабатываемого материала, а также с улучшением условий трения инструмента с заготовкой.

Предложенная в численном эксперименте методика расчета силы дорнования предусматривала:

1) вычисление методом конечных элементов радиальных сил в узло-

вых точках контакта заготовки с передним конусом, цилиндрической ленточкой и обратным конусом инструмента;

2) суммирование и приведение этих сил с учетом условий трения к направлению перемещения инструмента.

Обработка результатов расчета показала, что выявленные в ходе численных исследований закономерности изменения силы по ходу дорнования полностью согласуются с экспериментальными данными, В полном соответствии с экспериментом находятся зависимости силы от натяга дорнования, ширины цилиндрической ленточки, толщины стенки заготовки, физико-механических свойств материала.

В ранее выполненных исследованиях процесса дорнования установлено, что на изменение силы наибольшее влияние оказывает угол переднего конуса инструмента. Оптимизируя его значение, можно значительно снизить силу дор-нования.

Экспериментально определить оптимальные углы переднего конуса инструмента для всех случаев практики невозможно. Применение метода конечных элементов позволило решить эту задачу теоретически.

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния условий трения при дорновании на качество отверстий.

Основная задача проводимого исследования заключалась в экспериментальном подтверждении возможности направленного изменения параметров качества отверстий при дорновании на основе использования феномена самоорганизации контактного трения. Широкий диапазон различных условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой обеспечивали путем реализации при дорновании как жидкостного, так и граничного видов трения. Жидкостное трение в опытах создавали за счет гидродинамического эффекта смазки, а также путем принудительной подачи смазки под давлением в зону очага деформации. Приведено описание оборудования и оригинальной оснастки, применяемых для этой цели, особенностей проведения и обработки результатов экспериментальных исследований. Оценка изменений контактного трения в опытах производилась по силе дорнования.

На рис. 8 приведены результаты экспериментальных исследований диаметральных остаточных деформаций по внутренней поверхности иост партии толстостенных образцов, обработанных с жидкостным и граничным трением. Стационарные условия жидкостного трения создавали путем принудительной подачи маловязкой смазки (индустриальное масло И-40А) в зону очага деформации под давлением, равном контактному давлению дорнования образца рД,

рассчитываемому численным методом.

Анализ кривых подтверждает, что при улучшении условий трения остаточная деформация уменьшается. Это подтверждает и сравнение графиков осевых остаточных деформаций (рис. 9). При жидкостном трении уменьшаются сдвиговые деформации и объем металла, вытекающий в форме пластической волны к торцам заготовки (рис. 9, а). При этом уменьшение радиальной оста-

точной деформации согласуется с условием постоянства объема металла при пластической деформации.

ит, мкм

60 40 20 О

№ У

* 3

10 30 50 70 90 ПО Л^мкм

Рис 8 Зависимости диаметральной остаточной деформации от натяга дорнования для стали 20 ( Dзаг/dзаг = 2,5) 1 - граничное трение ( а = 6°, V = 3 мм/с, смазка-масло И-ЗОА), 2 -жидкостное трение, 3 -теоретическая кривая, V- скорость дорнования

Рис 9 Зависимости осевой остаточной деформации втулок Д L от натяга дорнования' 1 -граничное трение, 2 - жидкостное трение

Сопоставление зависимостей (рис. 8, 9) показывает, что угол наклона линий остаточных диаметральных и осевых деформаций, построенных по экспериментальным данным для дорнования в стационарных условиях жидкостного трения меньше, чем этот же угол для дорнования с граничным трением. Соответственно меньше величина разности (¡7™* -С™") и больше копирование исходных размерных и геометрических погрешностей в партии обрабатываемых заготовок. Это дает основание утверждать, что в процессе дорнования заготовок, изготовленных с исходным допуском Г3, обеспечениежидкостного трения

во всем диапазоне натяга дорнования нерационально, т.к. точность обработки снижается.

Иной характер изменения остаточных деформаций наблюдается, когда жидкостное трение обеспечивается за счет гидродинамического эффекта. Необходимые для возникновения этого эффекта параметры режима дорнования выбирали из зависимости

где р - гидродинамическое давление в смазочном слое (р = />д); г|о - вязкость

смазочного материала при начальных условиях; с - пьезокоэффициент вязкости; Икр= [(7 + - критическая толщина смазочного слоя, необходимая для

обеспечения жидкостного трения; ВГ = В - УУд//21§а - ширина переднего конуса инструмента, участвующая в образовании гидродинамического клина.

Хотя и в этом случае (рис. 10) остаточные деформации имеют меньшие значения (линия 1) по сравнению с дорнованием в условиях граничного трения (линия 3), с увеличением натяга наблюдается сближение этих кривых. Иными словами, угол наклона функции (Уост = /(Л'д ) при дорновании с использованием гидродинамического эффекта смазки больше угла наклона при дорновании без него.

Объяснение этому явлению сводится к следующему.

Для принятых параметров режима дорнования (г)0, V, а, В) в пределах обрабатываемой партии заготовок при минимальном натяге дорнования (точка А на кривой 1, рис. 10) создаются благоприятные условия для существования смазочного слоя некоторой толщины И > Акр. Экранирование контактных поверхностей смазочным слоем с низким сопротивлением сдвигу позволяет свести к минимуму касательные напряжения и тем самым уменьшить величину остаточной деформации. Начиная с некоторого натяга дорнования (соответствующего точке В на кривой 1) толщина И смазочного слоя становится меньше критической йкр, и жидкостное трение, по существу, автоматически переходит

в полужидкостное, а затем и в граничное. Такая самоорганизация контактного трения сопровождается ростом касательных напряжений и остаточных деформаций (сближение кривых 1 и 3). В результате, в диапазоне натяга дорнования, соответствующем участку ВС, можно ожидать увеличения точности отверстий после обработки.

Таким образом, рациональный режим дорнования - это режим, обеспечивающий переход жидкостного трения в граничное при минимальном контактном давлении р'™п, возникающем в процессе дорнования заготовок, изготовленных с исходным допуском 7'3, в том числе и неравножестких

_В,

г

(10)

(70ст, мкм

с

з ч У / / у / К

// Г / У *

АV - - 2 *

25 45 65 85 105 125 Л'д.мкм

Рис 10 Зависимости диаметральной остаточной деформации от натяга дорнования для втулок из стали 20Х ( /<^аг =2, ст =650 МПа)' 1 - гидродинамическое трение (н = 1,5", V ' 6 м/мин. смазка - петролагум); 2 - теоретическая кривая; 3 - граничное трение (а = 6°, </= 3 мм/с; смазка-масло И-30А)

Приравнивая р'™" к гидродинамическому давлению р (10), можно получить зависимость, на основе которой разработана база данных, позволяющая осуществлять назначение рациональной скорости дорнования, параметров инструмента, а также вязкости смазки при контактных давлениях Рд" 150-350МПа.

Из результатов статистического анализа (см. таблицу) следует, что в процессе дорнования с рациональным режимом достигается дополнительное повышение точности обработки до 1,4 раза. При этом обеспечивается высокое качество поверхности и по параметрам шероховатости.

Условия трения инструмента с заготовкой оказывают существенное влияние на физико-механические свойства поверхностного слоя деталей. Показано, что реализация жидкостного трения снижает степень наклепа поверхностного слоя, в связи с чем окончательный выбор режима дорнования должен производиться с учетом всего комплекса требований, предъявляемых к детали исходя из ее функционального назначения.

В шестой главе приводятся примеры внедрения разработок, выполненных на основе полученных результатов. В их числе:

- предложенная инженерная методика автоматизированного проектирования операций дорнования с использованием метода конечных элементов; применение методики позволило существенно сократить сроки и трудоемкость технологической подготовки производства за счет повышения достоверности результатов технологических расчетов; методика является составной частью

Изменение точности обработанных отверстий в зависимости от режима дорнования

Образец Режим дорнования Точность отверстия Диаметр, мм Овальность, мкм Конусооб-разность, мкм Коэффициент уточнения

X ±3 а X о X со Диаметр Овальность Кону сообразность

Сталь 20Х = 1,75 Рациональный а = 1,5° V- 6 м/мин До дорнования 20,045 0,062 7,8 20 5,5 18 - - -

После дорнования 20,101 0,016 4,4 10 4,3 12 3,87 2 1,5

Сталь 20Х Дзаг/й'заг^ 1,75 С граничным трением а = 6° V = 3 м/мин До дорнования 20,040 0,065 8,8 21 8,3 21 - - -

После дорнования 20,110 0,024 6,3 14 6,5 17 2,71 1,5 1,24

Сталь 40Х Озаг/^заг== 1,5 Рациональный а = 1,5° V— 3 м/мин До дорнования 20,032 0,034 9,1 16 12,4 18 - - -

После дорнования 20,110 0,012 6,0 10 4,2 12 2,83 1,6 1,5

Сталь 40Х 1,5 С граничным трением а = 6° К = 3 м/мин До дорнования 20,032 0,034 8,5 18 12,4 16 - - -

После дорнования 20,118 0,017 6,5 14 4,1 14 2 1,29 1,14

Примечание. Л', ст, ю - характеристики распределения размеров: соответственно среднее арифметическое значение,

среднее квааратическое отклонение и поле рассеяния.

разрабатываемой автоматизированной системы технологической подготовки производства, позволяющей без экспериментальной отработки на основе чертежа детали и заданных технических требований производить выбор рационального режима дорнования, расчет параметров процесса и конструирование средств технологического оснащения;

- новая, комбинированная технология дорнования и запрессовки, обеспечивающая повышение нагрузочной способности прессовых соединений (более чем в 2 раза) за счет направленного изменения параметров качества поверхностного слоя и геометрической точности отверстия охватывающей детали на этапе ее технологической подготовки к сопряжению с охватываемой; рассматриваются результаты исследования и внедрения комбинированной технологии, а также перспективные, защищенные авторскими свидетельствами способы и устройства для ее реализации;

- новые технологии и оснастка для дорнования с регулируемым трением, применение которых позволяет обеспечить достижение заданных параметров качества отверстий при снижении трудоемкости их обработки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Совокупность вынесенных на защиту положений и полученных в диссертационной работе результатов способствует решению научной проблемы экономичного достижения требуемой размерной точности и качества рабочих поверхностей деталей в процессах упругопластического деформирования, имеющей важное народнохозяйственное значение. В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработаны научно-методические основы обеспечения качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин и назначения рациональных параметров инструмента и режима обработки в процессе дорнования при учете нестационарных условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой, развивающие теорию процесса дорнования.

2. Предложена модель анизотропного трения в процессе дорнования, обеспечивающая возможность анализа напряжений и деформаций в заготовке при отказе от идеализации контактных поверхностей, усреднения на них сил трения и основанная на определении контактных касательных напряжений из закона Л. Прандтля.

3. Исследование предложенной модели анизотропного трения в процессе дорнования позволило теоретически предсказать и экспериментально подтвердить зависимость величины упругого возврата деформируемого материала после разгрузки от условий контактного взаимодействия и трения. Доказано, что улучшение условий трения приводит к росту упругой несущей способности локальных пятен контакта инструмента с заготовкой и снижению остаточных деформаций.

4. Установлено, что в результате самоорганизации контактного трения, приводящей к увеличению контактных касательных напряжений с ростом натя-

га дорнования, снижается поле рассеяния величин упругого возврата материала. Это позволило выдвинуть принцип минимизации контактного трения при минимальном контактном давлении, возникающем в процессе дорнования заготовок, для назначения рационального режима дорнования.

5. Эффективным технологическим приемом минимизации контактного трения является реализация в процессе дорнования жидкостного трения. Предложена зависимость для назначения рационального режима дорнования, устанавливающая связь контактных давлений в процессе дорнования при жидкостном трении с величиной угла и шириной переднего конуса инструмента, скоростью дорнования и вязкостью применяемой смазки.

6. Экспериментально установлено, что рациональный режим в процессе дорнования обеспечивает дополнительное повышение точности обработки отверстий до 1,4 раза. Одновременно достигается высокий уровень шероховатости поверхности. Условие минимизации контактного трения для выбора рационального режима обработки применимо в комбинированных процессах, предусматривающих сочетание различных упрочняюще-калибрующих и формообразующих методов обработки.

7. Предложена математическая модель деформирования заготовки при дорновании в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой, а также алгоритм расчета НДС заготовки методом конечных элементов, позволяющие исследовать контактные явления и НДС в объеме заготовки в единой связи, а не дифференцированно. Удовлетворительная сходимость результатов численного и экспериментального исследования подтвердили адекватность предложенной математической модели.

8. Установлен факт значительного повышения уровня напряжений в локальных объемах заготовки по границам ее контакта с цилиндрической пенточ-кой инструмента, что позволило предложить конструкторский прием управления уровнем остаточных напряжений в заготовке за счет увеличения ширины цилиндрической ленточки или радиуса ее перехода в конические участки.

9. На основе разработанного алгоритма расчета методом конечных элементов интенсивности напряжений в различных узловых точках по толщине стенки заготовки предложена методика прогнозирования степени и глубины наклепа ее поверхностного слоя.

10. Показано, что в общем балансе деформаций внутренней поверхности заготовки и наружной поверхности инструмента упругие деформации последнего значительны и существенно (до 50 %) снижают действительный натяг дорнования.

11. Теоретически подтверждено наличие внеконтактной деформации заготовки на участке переднего конуса инструмента, а также выявлена упругая внеконтактная деформация собственно инструмента, что позволило предложить методику прогнозирования напряжений в заготовке с учетом перемещений в заготовке и инструменте на основе применения численных методов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Процесс дорнования характеризуется нестационарными условиями контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой, что обусловлено нестабильностью ее размерных параметров, топографией обрабатываемой поверхности и другими факторами. Учет изменения этих условий при назначении параметров инструмента и режима обработки расширяет возможности процесса в повышении качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин.

2. Изменение условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой в процессе дорнования при переходе от жидкостного трения к граничному увеличивает остаточные деформации в заготовке, степень наклепа ее поверхностного слоя и снижает шероховатость поверхности.

3. Повышение точности обработки в процессе дорнования заготовок, изготовленных с исходным допуском, объясняется самоорганизацией контактного трения при изменении натяга, приводящей к снижению поля рассеяния упругого возврата материала.

4. При дорновании в локальных объемах заготовки по границам ее контакта с цилиндрической ленточкой инструмента возникает значительное повышение уровня напряжений, который снижается с увеличением ширины ленточки и радиуса ее скругления с коническими участками.

5. Упругие деформации инструмента в процессе дорнования значительно (до 50 %) снижают действительный натяг дорнования, что исключает принятие допущения об абсолютной жесткости инструмента при расчетах рациональных параметров инструмента и режима обработки, а также силовых параметров процесса. Установлена закономерность увеличения упругих деформаций инструмента с ростом ширины цилиндрической ленточки, толщины стенки и предела текучести материала заготовки, а также с уменьшением величины угла переднего конуса инструмента.

6. Эффективным технологическим приемом направленного изменения условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и дополнительного повышения точности обработки (до 1,4 раза) является назначение режима обработки, при котором обеспечивается жидкостное трение для минимального контактного давления, возникающего в процессе дорнования заготовок, в том числе и неравножестких.

7. Разработанные алгоритм расчета НДС заготовки в процессе дорнования и инженерная методика автоматизированного проектирования операций дорнования позволяют осуществлять управление эксплуатационными свойствами деталей и соединений. Экспериментально установлена возможность повышения более чем в 2 раза нагрузочной способности прессовых соединений при назначении рациональных параметров инструмента и режима дорнования, обеспечивающих увеличение точности обработки посадочного отверстия и упругой несущей способности охватывающей детали.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Янченко И.И., Тарасов В.В., Сивцев Н.С. Технологические основы обработки точных отверстий дорнованием: В 2 ч. - Ижевск: Изд-во ИПМ УрО РАН, 2002. - Ч. 1: Теория управления контактно-кинематическими условиями при дорновании. - 138 с.

2. Янченко И.И., Тарасов В.В., Сивцев Н.С. Технологические основы обработки точных отверстий дорнованием: В 2 ч. - Ижевск: Изд-во УдНЦ УрО РАН, 2003. - Ч. 2: Влияние контактно-кинематических условий на качество деталей и соединений. - 163 с.

3. Сивцев Н.С. Развитие комбинированной технологии дорнования и запрессовки деталей // Сборка в машиностроении, приборостроении.- 2005.- № 1.

4. Абрамов И.В., Сивцев Н.С, Щенятский А.В. К вопросу расчета методом конечных элементов тягового усилия при дорновании // Высокие техноло-гии-2004: Сб. тр. научн.-техн. форума с междунар. участием: В 4 ч. - Ч. 4. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. - С. 3-7.

5. Абрамов И.В., Сивцев Н.С, Щенятский А.В. Численные исследования напряженного состояния заготовки при дорновании // Высокие технологии-2004: Сб. тр. научн.-техн. форума с междунар. участием: В 4 ч. - Ч. 4. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. - С. 7-14.

6. Сивцев Н.С. Механико-математическая модель нагружения локального контакта при ППД в нестационарных условиях трения // Известия вузов. Машиностроение. - 2004. - № 10.-С. 3-12.

7. Сивцев Н.С. О коэффициенте трения и идеализации контакта при решении задач реологии // Вестник ИжГТУ: Период, науч.-теорет. журн. Иж-ГТУ.- 2004. - Вып. 3. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004.- С. 18-23.

8. Абрамов И.В., Сивцев Н.С, Щенятский А.В. К вопросу исследования напряженно-деформированного состояния заготовки при дорновании методом конечных элементов // Известия вузов. Машиностроение.-2004.- № 6. - С.3-13.

9. Сивцев Н.С. Расчет остаточных напряжений и деформаций в заготовке после поверхностного дорнования методом конечных элементов // Инженерия поверхности и реновация изделий: Матер. IV междунар. научн.-техн. конф. 2527 мая 2004 г., Ялта. - Киев: ATM Украины, 2004. - С. 191-193.

10. Сивцев Н.С. О проблематике теории упрочняюще-калибрующей обработки деталей дорнованием // Тяжелое машиностроение. - 2004. - № 5. - С. 19-21.

11. Абрамов И.В., Сивцев Н.С. Физико-математическая модель деформирования заготовки при дорновании // Интеллектуальные системы в производстве: Период, науч.-практ. журн. / Отв. за вып. В.А. Тененев. - 2003. - № 2.-Ижевск Изд-во ИжГТУ, 2003. - С. 3-23.

12. Сивцев Н.С. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния заготовки при дорновании // Технологическое управление качеством поверхности деталей машин: Матер. Междунар. научн. конф. 11-13 нояб. 2003 г. - Киев: ATM Украины, 2003. - С. 162- 166.

13 Сивцев Н С Моделирование напряженно-деформированного состояния заготовки при дорновании // Технологическое управление качеством поверхности деталей машин Матер Междунар научн. конф 11-13 нояб 2003 г -Киев ATM Украины, 2003 -С 166-171

14 Сивцев Н С Выбор критерия оценки изменения условий трения при поверхностном пластическом деформировании // Инженерия поверхности и реновация изделий Матер III междунар науч -техн конф 27-29 мая 2003 г, Ялта Киев ATM Украины, 2003 -С 212-215

15 Сивцев Н С Аналитический метод определения нормальных напряжений на номинальном контакте при ППД // Инженерия поверхности и реновация изделий Матер III междунар науч -техн конф 27-29 мая 2003 г, Ялта -Киев ATM Украины, 2003 -С 208-212

16 Сивцев Н С Феноменологическая модель контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в процессах поверхностно-пластического деформирования // Вестник ИжГТУ Период науч -теорет журн ИжГТУ - 2003 -Вып 1 -Ижевск Изд-во ИжГТУ, 2003 -С 25-30

17 Янченко И И , Сивцев Н С Способ и устройства для сборки запрессовкой // Сборка в машиностроении, приборостроении 2003 - № 2 - С 3-6

18 Сивцев Н С Анализ контактного взаимодействия инструмента с заготовкой при ППД в локальном очаге поверхностного слоя // Современные проблемы подготовки производства обработки и сборки в машиностроении Матер III Междунар науч-техн семинара 25-27 февр 2003 г, Свалява -Киев ATM Украины, 2003 -С 137-141

19 Сивцев Н С Самоорганизация контактного трения и точность обработки при дорновании//Вестник машиностроения -2003 - №1 -С 57-61

20 Янченко И И , Сивцев Н С Специальная оснастка для финишной обработки глубоких отверстий дорнованием // Научно-технические проблемы станкостроения, производства технологической оснастки и инструмента Матер Междунар науч -техн конф 4-6 июня 2002 г, Одесса - Киев ATM Украины, 2002 ~С 130-133

21 Сивцев Н С К вопросу совершенствования технологических процессов поверхностно-пластического деформирования // Инженерия поверхности и реновация изделий Матер II Междунар науч -техн конф 28-30 мая 2002 г, Ялта -Киев ATM Украины, 2002 -С 172-174

22 Янченко И И , Сивцев Н С Инструмент для дорнования глубоких отверстий с жидкостным трением // Прогрессивные технологии в машиностроении Матер Междунар науч-техн семинара 21-23 мая 2002 г, Запорожье -Киев ATM Украины, 2002 - С 96-98

23 Сивцев Н С К вопросу проектирования инструмента и оснастки для дорнования отверстий с жидкостным трением // Про1 рессивные технологии в машиностроении Матер Междунар науч-техн семинара 21-23 мая 2002 г, Запорожье - Киев ATM Украины, 2002 - С 73-76

24 Сивцев Н С Анализ контролируемых параметров сборки прессовых соединений с применением процесса дорнования // Современные методы сбор-

ки в машиностроении и приборостроении Матер II Междунар науч -техн семинара 26-28 февр 2002 г , Свалява - Киев ATM Украины, 2002 -С 80-82

25 Сивцев Н С Сборка прессовых соединений с применением процесса дорнования // Сборка в машиностроении, приборостроении -2001 -№12 -С 14-20

26 Сивцев Н С , Янченко И И , Тарасов В В Основы технологии сборки прессовых соединений с применением процесса дорнования - Ижевск, 2001 40 с (Препринт РАН, Уральское отделение, Институт прикладной механики)

27 Сивцев Н С Повышение технологичности изделий, содержащих неподвижные неразъемные соединения // Современные материалы, технологии, оборудование и инструмент в машино- и приборостроении Матер Междунар науч-техн конф 21-22 августа 2001 г -Киев ATM Украины, 2001-С 53-54

28 Сивцев Н С Выбор оптимального режима при дорновании осесим-метричных деталей // VI МНТК по напредничави производствени операции Сб докл , (Varna'01, 21-23 JUNE) - София Изд-во Технического университета, 2001 -С 245-250

29 Янченко И И , Сивцев Н С , Янченко Т А Новая технология изготовления трубопроводов высокого давления // Информационные технологии в инновационных проектах Тр III Междунар науч -техн конф 23-24 мая 2001 г -Ижевск Изд-во Ижевского радиозавода, 2001 -Ч 1 -С 134-136

30 Сивцев Н С Резервы повышения прочности прессовых соединений при сборке с предварительным дорнованием охватывающей детали // Современные методы сборки в машиностроении и приборостроении Матер Между нар науч-техн семинара 20 21 февр 2001 г, Свалява -Киев ATM Украины, 2001 -С 52-54

31 Сивцев НС К вопросу о совершенствовании технологии сборки со единения вал-зубчатое колесо // Современные информационные технологии Проблемы исследования, проектирования и производства зубчатых передач Сб докл Междунар науч семинара -Ижевск,2001 -С 264—269

32 Сивцев Н С Влияние режима трения при дорновании на точность об-работки//Вестник ИжГТУ Период науч-теорет журн ИжГТУ - 1999 -Вып 4 -Ижевск Изд-во ИжГТУ, 1999 -С 23-25

33 Янченко И И , Сивцев Н С Влияние интенсификации процесса дорно-вания на повышение эксплуатационных свойств прессовых соединений // Автоматизированное проектирование в технологической подготовке производства Межвуз сб -Ижевск Изд-во ИжГТУ, 1996 -С 75-79

34 Янченко И И , Сивцев Н С Алгоритм расчета прессовых соединений с упрочненной охватывающей деталью // Автоматизированное проектирование в технологической подготовке производства Межвуз сб - Ижевск ИМИ, 1990 -С 3-10

35 Сивцев Н С , Янченко И И Интенсификация процесса дорнования глубоких отверстий // Интенсификация технологических процессов механической обработки Тез докл Всесоюзн конф 14-16 окт 1986 г Секция 3 Прогрессивные технологические процессы , инструменты и оснастка для обработки

глубоких отверстий / Под ред Н Ф Уткина, ГА Муссаэляна -Л ЛМИ, 1986 -С 73-75

36 Янченко И И , Сивцев НС К вопросу математического обеспечения для расчета на ЭВМ напряженного состояния деталей за пределами упругости // Автоматизированное проектирование в технологической подготовке производства Межвуз сб -Устинов УМИ, 1986 -Вып 1 -С 34-40

37 Янченко И И , Сивцев Н С Применение процесса дорнования при сборке соединений с натягом // Эффективности и качеству - современные процессы обработки металлов поверхностным и объемным пластическим деформированием Тез докл Латвийского респ науч -техн семинара 5-6 июля 1983 г, Лиепая / Под ред Ю Г Проскурякова - Рига, 1983 - С 87-88

38 Янченко И И, Сивцев Н С Оптимизация режимов процесса дорнова-ния с целью обеспечения наибольшей точности // Использование методов поверхностно-пластического деформирования материалов в машиностроении Тез докл Всесоюз науч-техн конф (июнь 1981 г) -Владимир, 1981 -С 111-112

39 Янченко И И , Федоров Б Ф , Сивцев Н С Исследование процесса дорнования с целью повышения качества неразъемных соединений // Технологическое управление качеством обработки и эксплуатационными свойствами деталей машин Тез докл Всесоюз конф -Киев, 1980 -С 181-184

40 Исследование технологичности соединений при сборке / Б Ф Федоров, В Г Осетров, И И Янченко, Н С Сивцев // Проблемы обеспечения технологичности конструкций изделий в машиностроении Тез докл Всесоюз науч -техн конф / Под ред Ю Д Амирова, В Л Михельсона-Ткача -Брянск, 1980 -С 82-84

41 Янченко И И , Федоров Б Ф, Сивцев Н С Опыт применения калибрования в режиме жидкостного трения при формировании деталей и соединений// Средства автоматизации и механизации листоштамповочного производства и прогрессивные технологические процессы холодной листовой штамповки Матер II отрасл науч-техн конф 25-28 сент 1979 г -М,1980 -С 145-147

42 Федоров Б Ф , Янченко И И , Сивцев Н С Исследование способов повышения прочности прессовых соединений // Передовой опыт в технологии, механизации и автоматизации сборочных работ в машиностроении "Сборка-78" Тез докл Всесоюз науч-техн семинара 17-19окт 1978 г, Харьков / Под общ ред В В Косилова - М , 1978 -С 123-124

43 Ас 617227 СССР, МПК В23Р11/02 Способ сборки запрессовкой деталей типа вал-втулка /ИИ Янченко, Б Ф Федоров, Н С Сивцев (СССР) -2452274/25-27, Заявлено 14 02 77, Опубл 30 07 78, Бюл № 28

44 Ас 632536 СССР, МПК В23Р19/02 Приспособление для запрессовки/ И И Янченко, Б Ф Федоров, Н С Сивцев (СССР) - 2480632/25-27, Заявлено 25 04 77, Опубл 15 11 78, Бюл № 42

45 Ас 667375 СССР, МПК В23Р19/02 Устройство для сборки запрессовкой / И И Янченко, Н С Сивцев (СССР) - 2568556/25-27, Заявлено 16 01 78, Опубл 15 06 79, Бюл №22

46. А.с. 1355428 СССР, МПК В23Р11/02. Способ получения неразъемного соединения втулки с охватывающей деталью / И.И. Янченко, Н.С. Сивцев (СССР). - 3860444/31 -27; Заявлено 27.12.84; Опубл. 30.11.87, Бюл. № 44.

47. А.с. 1433742 СССР МПК В23Р11/02. Способ сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой / И.И. Янченко, И.В. Ватинов, Н.С. Сивцев (СССР). -4206255/31 -27; Заявлено 06.03.87; Опубл. 30. 10.88, Бюл. № 40.

Подписано в печать 27.01.05. Усл. печ. л. 2,09. Тираж 120. Заказ 30. Отпечатано в типографии издательства ИжГТУ

........и ;

673

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования.

1.1. Роль контактного трения в процессах упругопластического и пластического деформирования.

1.1 Л . Условия контактного взаимодействия тел и виды внешнего трения. 15 1.1.2. Контактное трение и управление параметрами качества деталей.

1.2. Анализ результатов исследований напряженно-деформированного состояния заготовки при дорновании.

1.3. Развитие теории контактного взаимодействия при поверхностном: пластическом деформировании металлов.

1.4. Метод конечных элементов - как эффективный метод исследования напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе дорнования.

Выводы.

Глава 2. Закономерности трения при дорновании в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой.

2.1. Анализ предшествующих работ.

2.2. Обоснование критерия оценки изменения условий контактного взаимодействия и трения.

2.3. Математическая модель анизотропного трения в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой.

2.3.1. Взаимодействие микронеровностей инструмента и заготовки в локальном очаге деформации.

2.3.2. Взаимодействие инструмента с заготовкой при развитии площади фактического контакта.

Выводы.

Глава 3. Разработка математической модели деформирования заготовки при дорновании на основе метода конечных элементов.

3.1. Формирование граничных условий в виде вектора внутренних узловых сил при дорновании с нулевым трением.

3.2. Формирование граничных условий в виде вектора внутренних узловых сил при дорновании с ненулевым трением.

3 ;3. Обоснование математической модели развития фактического контакта при поверхностном пластическом деформировании в зависимости от сближения

3.4. Формирование граничных условий в виде перемещений.

3.5; Учет упрочнения при упругопластическом нагружении заготовки.

3.6. Алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния, заготовки при дорновании.

3.7. Частный алгоритм расчета напряженно-деформированного состояния заготовки после разгрузки

Выводы.

Глава 4. Численное исследование влияния условий трения на напряженно-деформированное состояние заготовки и силу дорнования.

4.1. Исходные данные и план численного исследования.

4.2. Напряжения в заготовке в процессе и после дорнования.

4.3. Перемещения и внеконтактные деформации в заготовке.

4.4. Сила дорнования.

4.5. Управление размерной и геометрической точностью отверстий при учете нестационарных условий трения.

Выводы.

Глава 5. Экспериментальное исследование влияния условий трения при дорновании на качество отверстий.

5.1. Методика проведения исследования, оборудование и применяемая оснастка.

5.2. Самоорганизация контактного трения и точность обработки отверстий в процессе дорнования.

5.3. Шероховатость обработанной поверхности.

5.4. Условия трения при дорновании и физико-механические свойства поверхностного слоя.

Выводы.

Глава 6. Эффективность процесса дорнования с регулируемым трением

6.1. Инженерная методика автоматизированного проектирования операций дорнования с использованием метода конечных элементов.

6.2. Комбинированная технология дорнования и запрессовки деталей при сборке прессовых соединений:.

6.2.1. Упрочнение поверхностного слоя при дорновании и нагрузочная способность прессовых соединений.

6.2.2. Влияние условий трения инструмента с заготовкой на нагрузочную способность прессовых соединений.

6.3. Применение комбинированной технологии дорнования и запрессовки при сборке коленчатого вала двигателя мотоцикла.

6.4. Развитие комбинированной технологии дорнования и запрессовки.

6.5. Совершенствование технологии обработки отверстий.в деталях типа "труб" изделий 6П20, 6П6М.

6.6. Новая технология обработки отверстий в трубопроводах высокого давления.

Выводы.

Основные результаты исследования.

Проблема: повышения долговечности и надежности машин неразрывно связана с обеспечением заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений; Эти свойства зависят от материала: и размерной) точности деталей; а также качества их рабочих поверхностей. В; этой ¿связи; оправдано постоянное внимание ученых и специалистов-практиков, к; вопросам: технологического обеспечения и управления качеством поверхностного слоя деталей машин.

К настоящему времени разработано большое количество промышленных технологий поверхностной обработки материалов, в основе которых модифицирование, . нанесение пленок, покрытий, защитных слоев и т. д. Продолжают создаваться и совершенствоваться«новые технологии направленного изменения; физико-механических свойств и химического состава; поверхностного слоя деталей (лазерные, имплантационные, электромагнитные, ультразвуковые, - элек-трофорезные и т. п.).

Особое место в этом ряду занимают процессы поверхностного пластического деформирования (Ü11Д) - накатывание, поверхностное обкатывание, раскатывание, дорнование, редуцирование,, обработка дробью, дробеабразивная обработка, галтовка, чеканка, выглаживание и пр. (ГОСТ 18296-72). Большой вклад в разработку и внедрение этих процессов внесли отечественные ученые Е.Г. Коновалов [126], И.В. Кудрявцев [134), Д.Д. Папшев [173], Ю.Г. Проскуряков [201], А.М. и O.A. Розенберги [213], Ю.Г. Шнейдер [303] и многие другие.

Совокупность процессов ППД позволяет при; снижении; относительных затрат на операцию обеспечить высокую размерную точность (7-8 квалитет) детали, низкую шероховатость обработанной поверхности (9-12 класс), упрочнение (наклеп) поверхностного слоя. Кроме того, в теле детали формируются сжимающие: остаточные напряжения, благодаря которым ее эксплуатационные свойства могут быть улучшены. На основе этих процессов разрабатываются новые комбинированные технологии получения; неподвижных соединений; с высокой нагрузочной способностью [81, 84, 141, 155, 211, 276].

Кинематически простой и высокопроизводительной операцией механического ПГТД при упрочняющей и калибрующей обработке отверстий является дорнование. Процесс дорнования, как правило, ведется на обычном стандартном оборудовании, (различные прессы, протяжные станки и др.). Применяемая оснастка проста и изготавливается в любых производственных условиях. Деформирующий инструмент недорогой и долговечный, отличается простотой конструкции.

Объект исследования - процесс упрочняюще-калибрующей обработки отверстий дорнованием.

Изучению особенностей процесса дорнования, его влияния на качество отверстий и эксплуатационные свойства деталей посвящены работы Ф.Ф. Ва-ляева [40, 41], А.Н. Исаева [101], В.Р. Кангуна А.Г. [115], Косиловои [128], В.М. Меньшакова [196], В.П. Монченко [159-162], А.И. Осколкова [169], И.В. Поздняковой [197], Ю.Г. Проскурякова [195, 200-204], В.Н. Романова [217], A.M. и O.A. Розенбергов [180, 212-215], Я.А. Симахина [198, 199], В.В. Тарасова [262], Г.И. Шельвинского [301], И.И. Янченко [314-316] и др.

В результате выполненных исследований установлено, что условия рационального упрочнения поверхностного слоя и получения требуемых параметров качества отверстия в конечном итоге определяются видом напряженного состояния заготовки, который зависит от схемы приложения деформирующих сил и контактного трения. Регулируя контактное трение путем изменения кинематики инструмента, создания эффективных способов подвода смазки в очаг деформации, выбора состава смазочного материала и других приемов можно достичь существенного изменения напряженного состояния и перераспределения деформаций, как в поверхностном слое, так и в объеме заготовки.

Однако, несмотря на обширный теоретико-экспериментальный материал и широкое внедрение процесса дорнования. научные и методические основы обеспечения качества отверстий при учете условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой до настоящего времени не разработаны. Во многом это объясняется отсутствием четкого представления о напряженно-деформированном состоянии (НДС) локального контакта в условиях упругопластического деформирования с ненулевым трением. Зависимость сил трения от исходного состояния контактирующих поверхностей, условий контактного взаимодействия, упрочнения при контакта ого слоя, а также НДС в объеме заготовки делают проблему исключительно трудной.

Современные методы решения задач теорий упругости и пластичности не позволяют на аналитической основе установить взаимосвязь НДС заготовки с многофакторными явлениями, протекающими на ее поверхности и в поверхностном слое, включающими и процессы трения. По этой причине предпринятые попытки аналитического описания НДС заготовки при ППД основаны на допущениях, идеализирующих контактные поверхности и усредняющих силы трения на них. Вместе с тем, вследствие того, что физическая поверхность тел всегда имеет определенную топографию, а обрабатываемый материал нестабильные физико-механические свойства, химический состав и структуру, процессы ППД заготовок протекают в нестационарных условиях контактного взаимодействия и трения.

Абстрагирование и отказ от учета реальных условий деформирования искажают картину описания контактных явлений и физическую сущность протекающих в поверхностном слое процессов. В этом проявляется основное противоречие, существующее сегодня в теории поверхностного пластического деформирования - расхождение физического процесса и представления о нем на основе математических моделей. Это обстоятельство сводит известные теории упрочняюще-калибрующей обработки дорнованием на полуэмпирический уровень, что серьезно усложняет подготовку производства, поскольку в каждом конкретном случае требуется экспериментальное уточнение параметров инструмента и режима обработки. Кроме того, не удается в полной мере реализовать возможности направленного изменения параметров качества отверстий за счет управления трением.

Решение проблемы построения теории процесса дорнования адекватно описывающей взаимосвязь НДС заготовки с условиями контактного взаимодействия и трением определяет актуальность настоящих исследований.

Цель диссертационной работы - совершенствование процесса дорнования отверстий в нестационарных условиях трения на базе разработки научно-методических основ обеспечения качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин и назначения рациональных параметров инструмента и режима обработки.

Реализация поставленной цели позволит:

- сократить сроки и трудоемкость технологической подготовки производства за счет повышения достоверности результатов технологических расчетов при проектировании операций;

- выявить закономерности управления параметрами качества отверстий при учете нестационарных условий контактного взаимодействия и трения;

- расширить технологические возможности процесса дорнования путем создания на его основе новых комбинированных технологий обеспечения заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений.

Благодаря высокому уровню развития вычислительной техники для учета неординарных особенностей в процессах обработки металлов давлением в настоящее время широко используют численные методы исследования. Являясь приближенными, тем не менее, они позволяют получать достаточно точную информацию о деформируемом материале, доступную только при экспериментальных исследованиях.

Предмет исследования — разрабатываемые на основе аналитических и численных методов теоретические положения упругопластического деформирования заготовки при дорновании в нестационарных условиях ее контактного взаимодействия и трения с инструментом.

Научная проблема, решаемая в диссертационной работе, состоит в разработке научно-методических основ обеспечения качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей машин и назначения рациональных параметров инструмента и режима обработки в процессе дорнования с учетом объективно существующей взаимосвязи НДС в объеме заготовки, НДС локального очага деформации, условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой.

Задачи исследования:

1. Разработка математической модели анизотропного трения, учитывающей изменение условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в процессе дорнования.

2. Выявление закономерностей нагружения заготовки при изменении условий контактного взаимодействия и трения.

3; Разработка: математической модели деформирования заготовки при: дорновании в нестационарных (реальных) условиях контактного взаимодействия и трения с инструментом.

4. Численное исследование НДС заготовки и параметров качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей на основе разработанной математической модели.

5. Экспериментальное исследование влияния условий трения при дорновании на параметры качества внутренних цилиндрических поверхностей деталей.

6. Разработка инженерной методики проектирования операций дорнования с учетом условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой.

7. Разработка новых эффективных технологий обеспечения заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений на основе применения процесса дорнования.

Методы исследования: В работе реализована методология синергетиче-ского подхода к изучению деформационных процессов в объеме заготовки и процессов контактного взаимодействия тел, внешнего (контактного) и внутреннего трения.

Теоретические исследования базируются на современных положениях механики деформируемого твердого тела и ее актуальной области - механики контактного взаимодействия, молекулярно-механической теории трения, достижениях науки о качестве поверхностного слоя, методах математического моделирования, аналитических и численных расчетов. При экспериментальных исследованиях использованы методы математической статистики, планирования эксперимента, тензометрирования, а также метрологические и физические методы оценки параметров поверхностного слоя деталей.

В первой главе диссертационной работы выполнен анализ условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в процессах упруго-пластического и пластического деформирования металлов. Рассмотрена роль контактного трения в обеспечении требуемых параметров качества деталей. Выполнен анализ результатов исследований НДС заготовки при упрочняюще-калибрующей обработке дорнованием и состояния теории контактного взаимодействия при ППД. В заключительной части главы приводится обоснование эффективности применения численных методов моделирования НДС при упру-гопластическом деформировании заготовки с учетом условий ее контактного взаимодействия с инструментом, детализируются задачи исследования.

Во второй главе выявляются закономерности нагружения заготовки в процессе дорнования при изменении условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой. С этой целью выполнен анализ известных законов трения. Обоснован критерий оценки изменения условий контактного взаимодействия и трения. Разработана математическая модель анизотропного трения в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструментах заготовкой.

Третья глава посвящена разработке математической модели деформирования заготовки при дорновании на основе метода конечных элементов. Приводится обоснование вводимых граничных условий для решения краевой (контактной) пространственной задачи упругопластического нагружения заготовки с учетом условий ее контактного взаимодействия с инструментом. Формируется алгоритм расчета НДС заготовки.

В четвертой главе приводятся результаты численного исследования НДС заготовки, внеконтактных деформаций и силы при дорновании в зависимости от различных конструкторских и технологических факторов (размеров и материала заготовки, натяга дорнования, геометрии инструмента), условий контактного взаимодействия и трения.

Пятая глава посвящена экспериментальному исследованию влияния условий трения при дорновании на качество отверстий.

В шестой главе приводится инженерная методика проектирования операций дорнования с учетом условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой, а также результаты опытно-промышленного опробования и внедрения технологий упрочняюще-калибрующей обработки дорнованием с регулируемым трением, разработанных на основе результатов выполненных исследований.

В заключение работы приведены основные результаты исследования и выводы диссертации.

На защиту выносятся:

- математическая модель анизотропного трения, учитывающая изменение условий контактного взаимодействия в различных точках контактной поверхности при сдвиге инструмента по заготовке в процессе ее упругопластического деформирования;

- разработанные теоретические положения: математическая модель упругопластического деформирования заготовки при дорновании в нестационарных условиях контактного взаимодействия инструмента с заготовкой; математичеекая модель контактного взаимодействия инструмента с заготовкой; методика расчета параметров процесса, качества отверстий и рационального режима обработки;

- результаты исследования НДС заготовки и выявленные закономерности изменения физико-механических свойств поверхностного слоя и точности обработки отверстий в - процессе дорнования при учете изменяющихся условий контактного взаимодействия и трения инструмента с заготовкой;

- инженерная методика проектирования операций дорнования, а также принципиально новые технические решения обеспечения заданных эксплуатационных свойств деталей и соединений на основе применения процесса дорнования.

Работа выполнена на кафедре "Технология роботизированного производства" ГОУ ВПО "Ижевский государственный технический университет" в соответствии с координационным планом НИР в области механики на 1985-1990 г. г., утвержденным приказом Минвуза СССР от 19.06.85 г. № 455, по теме 2.8.3. "Разработка теории технологических процессов ковки и штамповки", а также в соответствии с планами НИР университета по направлениям "Совершенствование технологических процессов механообработки и сборки", "Механика деформируемого твердого тела" в рамках хоздоговорной тематики.

Выражаю глубокую благодарность научному консультанту, профессору И.В. Абрамову, признательность за консультации профессору A.B. Щенятско-му, поддержку профессору Ф.Ф. Фаттиеву, профессору Ю.Н. Семину, а также всем коллегам, кто принял участие в обсуждении этой работы, помогая ценными замечаниями и советами на всех этапах ее выполнения.

Представляя работу, считаю своим долгом почтить память безвременно ушедшего первого научного учителя, доктора технических наук, профессора И.И. Янченко, с которым было связано многолетнее и плодотворное сотрудничество.

Общие выводы

1. Процесс дорнования характеризуется нестационарными; условиями контактного взаимодействия и трения инструмента: с: заготовкой,1 что обусловлено нестабильностью ее размерных: параметров, топографией обрабатываемой поверхности: и другими факторами. Учет изменения этих условий при назначении параметров инструмента и режима обработки расширяет возможности процесса в повышении качества внутренних; цилиндрических поверхностей деталей машин.

2. Изменение условий контактного взаимодействия- и трения инструмента с заготовкой в процессе дорнования при переходе от жидкостного трения к граничному увеличивает остаточные деформации в * заготовке, степень наклепа ее поверхностного слоя и снижает шероховатость поверхности.

3. Повышение точности обработки в процессе дорнования заготовок, изготовленных с исходным допуском, объясняется самоорганизацией контактного трения при изменении натяга, приводящей к снижению поля рассеяния упругого возврата материала.

4. При дорновании в локальных объемах заготовки по границам ее контактах цилиндрической ленточкой инструмента возникает значительное повышение уровня напряжений, который снижается с увеличением ширины ленточки и радиуса ее скругления с коническими участками.

5. Упругие деформации инструмента в процессе дорнования значительно (до 50 %) снижают действительный натяг дорнования, что исключает принятие допущения об абсолютной жесткости инструмента при расчетах рациональных параметров инструмента и; режима обработки, а также силовых параметров процесса. Установлена закономерность увеличения упругих деформаций инструмента с ростом ширины цилиндрической ленточки, толщины стенки и предела текучести материала заготовки, а также с уменьшением величины угла переднего конуса инструмента.

6. Эффективным технологическим приемом направленного изменения условий контактного взаимодействия инструмента с заготовкой и дополнительного повышения точности обработки (до 1,4 раза) является назначение режима обработки, при котором обеспечивается жидкостное трение для минимального контактного давления, возникающего в процессе дорнования заготовок, в том числе и неравножестких.

7. Разработанные алгоритм расчета НДС заготовки в процессе дорнования и инженерная методика автоматизированного проектирования операций дорнования позволяют осуществлять управление эксплуатационными свойствами деталей и соединений. Экспериментально установлена возможность повышения более чем в 2 раза нагрузочной способности прессовых соединений при назначении; рациональных параметров инструмента и режима дорнования, обеспечивающих увеличение точности обработки посадочного отверстия и упругой несущей способности охватывающей детали.

1. Абрамов И.В. Исследование и совершенствование гидропрессового метода сборки соединений с натягом: Автореф. канд. техн. наук. - Пермь, 1970. -20 с.

2. Абрамов И.В., Клековкин B.C. Качество сборки соединений с натягом гидропрессовым методом // Сб. докл. всесоюзн. конф. "Совершенствование сборочных процессов в машиностроении". Киев: КТИЛП, 1974. - С. 78-89.

3. Абрамов И.В., Сивцев Н.С. Физико-математическая модель деформирования заготовки при дорновании // Интеллектуальные системы в производстве: Периодический научно-практический журнал / Отв. за вып. В.А. Тененев. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. № 2. - С. 3-23.

4. Абрамов И.В., Сивцев Н.С., Щенятский A.B. К вопросу исследования напряженно-деформированного состояния заготовки при дорновании методом конечных элементов //Известия вузов. Машиностроение.-2004.-№ 6. С. 3-13.

5. Авицур Б. Обжим и раздача труб // Конструирование и технология машиностроения: Тр. амер. об-ва инженеров-механиков. 1965. -№ 1. - С. 85-93.

6. Айнбиндер С.Б. Холодная сварка металлов. Рига: Изд-во АН Латв. ССР, 1957.- 162 с.

7. Айнбиндер С.Б. Исследование трения и сцепления твердых тел (обзор работ): Объединенный ученый совет отделения физики и технических наук. -Рига: Изд-во АН Латв. ССР, 1966. 78 с.

8. Акименко Ю.А. Исследование процесса дорнования отверстий тонкостенных деталей в обойме: Автореф. канд. техн. наук. Брянск, 1975. - 26 с.

9. Акьюц Ф., Мервин Д. Решение нелинейных задач упругопластичности методом дискретных элементов // Ракетная техника и космонавтика. 1968. -№ 10.

10. П.Алейников С.М. Метод граничных элементов в контактных задачах для упругих пространственно неоднородных оснований. М.: Изд-во "Ассоциация строительных вузов", 2000. - 754 с.

11. Альшевский JI.E. Тяговые усилия при холодном волочении труб методом раздачи // Сталь. 1948. - № 8. - С. 728-731.

12. Андреев Г.А. Исследование формирования контакта шероховатых по-1 верхностей: Автореф. канд. техн. наук. ВНИИЖТ, 1962.

13. Андреев Г.Я. Тепловая сборка колесных пар. Харьков: ХГУ, 1965.227 с.

14. A.c. 310774 СССР, МГПС В23Р19/02. Приспособление для запрессовки / И.В. Абрамов, К.А. Глухова, Б.Ф. Федоров, И.И. Янченко (СССР). -1397270/25-27; Заявлено 04.01.70; Опубл. 09.08.71, Бюл. № 24.

15. A.c. 617227 СССР, МПК В23Р11/02. Способ сборки запрессовкой деталей типа вал-втулка / И.И. Янченко, Б.Ф. Федоров, Н.С. Сивцев (СССР). -2452274/25-27; Заявлено 14.02.77; Опубл. 30.07.78, Бюл. № 28.

16. A.c. 632536 СССР, МПК В23Р19/02. Приспособление для запрессовки

17. И.И. Янченко, Б.Ф. Федоров, Н.С. Сивцев (СССР). 2480632/25-27; Заявлено 25.04.77; Опубл. 15.11.78, Бюл. № 42.

18. A.c. 667375 СССР, МПК В23Р19/02. Устройство для сборки запрессовкой / И.И .Янченко, Н.С. Сивцев (СССР). 2568556/25-27; Заявлено 16.01.78; Опубл. 15.06.79, Бюл. № 22.

19. A.c. 1355428 СССР, МПК В23Р11/02. Способ получения неразъемного соединения втулки с охватывающей деталью / И.И. Янченко, Н.С. Сивцев (СССР). -3860444/31-27; Заявлено 27.12.84; Опубл. 30.11.87, Бюл. № 44.

20. A.c. 1433742. СССР; МПК В23Р11/02. Способ сборки деталей типа вал-втулка запрессовкой / И.И. Янченко, И.В. Ватинов,. Н.С. Сивцев.-(СССР).— 4206255/31-27; Заявлено 06.03.87; Опубл. 30.10.88, Бюл. № 40.

21. Ахматов A.C. Молекулярная физика граничного трения. М.: Физ-матгиз, 1963. -472 с.

22. Бабичев М.А. Опыт аналитического исследования профилограммы обработанной поверхности // Трение и износ в машинах. — М: Изд-во АН СССР, 1948.-Т. III.

23. Балацкий JI.T. Прочность прессовых соединений. — Киев: Техшка, 1982.-151 с.

24. Бахвалов; Н.С. Численные методы: Анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1973. - 632 с.

25. Безухов H.H. Теория упругости и пластичности. М.: Изд-во технико-теоретической литературы, 1953. — 420 с.

26. Белостоцкая И.Л: Исследование процесса формоизменяющего дорно-вания; мелкомодульных шлицевых отверстий: Автореф. канд. техн. наук. -Владимир, 1974. 17 с.

27. Берберов С.А. Исследование процесса калибрования шлицевых отверстий фасонными дорнами: Автореф. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1971. - 19 с.

28. Беляев Н.М., Синицкий А.К. Напряжения и деформации в толстостенных цилиндрах при упруго-пластическом состоянии материала // Известия АН СССР (ОТН). М.,1938. - № 2.

29. Беляев Н.М., Синицкий А.К. Напряжения и деформации в толстостенных цилиндрах с предварительным натяжением (с учетом упруго-пластического состояния и упрочнения материала) // Известия АН СССР (ОТН). -М.,1938.-№4.

30. Берникер H.И. Посадки с натягом в машиностроении: Справочное пособие. M.-JL: Машиностроение, 1966. - 165 с.

31. Биргер И.А. Некоторые общие методы решения задач теории пластичности // Прикладная математика и механика. 1951. — T. XV. - Вып. 6. - С. 765-770.

32. Биргер И.А. Круглые пластинки и оболочки вращения. — М.: Оборонно, 1961.-368 с.

33. Биргер И.А. Теория пластического течения при неизотермическом на-гружении // Известия АН СССР. Механика и машиностроение. — 1964. — № Г. -С. 193-196.

34. Биргер И;А. Расчет конструкций с учетом пластичности и ползучести // Известия АН СССР. Механика. 1965. - № 2. - С. 113-119.

35. Биргер И;А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. ~М;: Машиностроение, 1979. 702 с.

36. Бобровников F.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. М;: Машиностроение, 1971. - 90 с.

37. Борисов С.И., Стрижак В.И. Влияние внешних зон очага деформации на усилие раздачи труб // Производство труб. 1962. - Вып. 6. - С. 59-63.

38. Боуден Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка: Пер. с англ. М.: Машгиз, 1960.- 152 с.

39. Бочарова С.А. Напряженное состояние трубы, находящейся под действием равномерного внутреннего давления и продольной силы при больших пластических деформациях // Расчеты на прочность. М.: Машгиз, 1963. - № 3. -С. 196-218.

40. Валяев Ф.Ф. Исследование процесса дорнования с большими натягами цилиндрических отверстий тонкостенных втулок и гильз: Автореф,. канд. техн. наук. — Ростов-на-Дону, 1971. 24 с.

41. Валяев Ф.Ф., Петренко Н.М. Выбор оптимального угла заборного конуса деформирующей протяжки // Чистовая обработка, отделка, упрочнение. -Ростов-на-Дону: Рост, ин-т с.-х. машин., 1972. С. 54-66.

42. Вариационные принципы механики в теории обработки металлов давлением / И.Я. Тарновский, Л.Л. Поздсев, В.Л. Колмогоров и др. М.: Метал-лургиздат, 1963. -53 с.

43. Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и: пластичности: Пер. с англ. / Под ред. Н.В. Баничука. М.: Мир, 1987. - 542 с.

44. Вейлер С.Я., Лихтман В.И., Ребиндер П.А. О механизме действия смазок при обработке металлов давлением // ДАН СССР. —1956. — Т. 110. № 6. -С. 985-988.

45. Вейлер С.Я., Лихтман В.И., Ребиндер П.А. Адсорбционное пластифицирование поверхностного слоя под влиянием смазок при обработке металлов давлением. -М- АН СССР, 1957. Т. 1. - № 3. - С. 415-418.

46. Вейлер С.Я., Лихтман В.И. Действие смазок при обработке металлов давлением. М.: АН СССР, 1960. - 232 с.

47. Вулых Н.В. Формирование микрогеометрии упрочненного слоя деталей при локальном и охватывающем поверхностном пластическом деформировании: Автореф. канд. техн. наук. Иркутск, 2002. 17 с.

48. Высоконапряженные соединения с гарантированным натягом / И.В. Абрамов, Ф.Ф. Фаттиев, В.А. Дулотин и др. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. -300 с.

49. Галин Л.А. Контактные задачи теории упругости. М.: Гостехиздат, 1953.-264 с.

50. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1985. - 424 с.

51. Генки Г. О некоторых статически определенных случаях равновесия в пластических телах // Теория пластичности. 2-е изд. / Под ред. Ю. Роботнова. - М.: Изд-во иностр. лит., 1948. - С. 80-101.

52. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: Пер. с англ. -М.: Мир, 1985.-509 с.

53. Глухов В.П. Исследование процесса обратного выдавливания с жидкостным трением: Дис. канд. техн. наук. Ижевск, 1973. - 161 с.

54. Глухова К.А. Исследование технологических параметров гидропрессовой сборки соединений с натягом при повышенных скоростях формирования: Автореф. канд. техн. наук. Куйбышев, 1975. - 28 с.

55. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М.: Машиностроение, 1988. - 256 с.

56. Гречищев Е.С., Ильяшенко A.A. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление. М.: Машиностроение, 1981. —247 с.

57. Гросвальд В.Г., Сведе-Швец Н.И. Исследование удельных сил трения и удельных давлений по всей контактной поверхности зоны деформации при прокатке // Известия вузов. Черная металлургия. 1961. - № 6. - С. 75—86.

58. Гросвальд В.Г. Экспериментальное и теоретическое исследование контактных напряжений и определение средних удельных давлений при прокатке // Тр. ВНИИметмаш. М.: ВНИИметмаш, 1963: - № 8. - С. 110-157.

59. Грудев А.П. Внешние трение при прокатке. М.: Металлургия, 1973. -288 с.

60. Грудев А.П., Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазки при обработке металлов давлением: Справочник. М.: Металлургия, 1982. - 312 с.

61. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлург-издат, 1947. - 532 с.

62. Гутьяр Е.М. Приближенная гидродинамическая теория трения цилиндрического шипа// Вестник металлопромышленности—1939.-№10-11.-С.15-22.

63. Давидков П.И. Триенето при обработване на металите чрез пластична деформация. София: Техника, 1971. - 370 с.

64. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. - 222 с.

65. Дерягин Б.В. Молекулярная теория внешнего трения // Журнал физической химии. АН СССР, 1934.-Т. 5.-Вып. 9.-С. 1165-1176.

66. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970.-227 с.

67. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.-510 с.

68. Допуски и посадки: Справочник: В 2 ч. / Под ред. В.Д. Мягкова. — 5-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979. - Ч. 1. -544 с.

69. Дрозд М.С., Матлин М.М., Сидякин Ю.И. Инженерные расчеты упру-гопластической контактной деформации. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

70. Дроздов Ю.Н. К разработке методики расчета на изнашивание и моделирование трения // Износостойкость. М.: Наука, 1975. - С. 120-135.

71. Дулотин В.А., Клековкин B.C. Составной каландровый вал, собираемый автофретированием // Химическое и нефтяное машиностроение. 1990. -№ 12.-С. 33-34.

72. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. -М.: Машиностроение, 1978. -232 с.

73. Дьяченко П.Е. Критерии оценки микрогеометрии поверхности. М: Изд-во АН СССР, 1942. - 104 с.

74. Епифанов Г.И. О двучленном законе трения7/ Исследования по физике твердого тела. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 60 с.

75. Епифанов Г.И. Трение как сопротивление сдвигу тонких поверхностных слоев твердых тел // Доклады АН СССР.' — 1957. № 4. - 114 с.

76. Епифанов Г.И. Зависимость силы трения от нормальной нагрузки // Сухое трение. Рига: Изд-во АН Латв. ССР, 1961.

77. Ершов Н.Ф., Шахверди F.F. Метод конечных элементов в задачах гидродинамики и гидроупругости. JL: Судостроение, 1984. - 240 с.

78. Жвик И.М., Тарасов В.В. Интенсификация технологии листовой штамповки. Ижевск::УдНЦ УрО РАН, 2001 -216 с.

79. Жолобов A.A. Разработка и исследование процесса, совмещающего запрессовку втулок и калибрование в них отверстий методами ППД: Автореф. канд. техн. наук.-Минск, 1977. -24 с.

80. Жуковский Н.Е., Чаплыгин С.А. О трении смазочного слоя между шипом и подшипником // Тр. об-ва любителей естествознания / Отдел физ. наук. М.-Л.: Гостехиздат, 1949. —Т. III. - С. 133-151.

81. Жуковский Н.Е. Избранные сочинения: В 2 т. М.-Л.: ОГИЗ, 1946. -Т. 1.-392 е.; Т. 2.-423 с.

82. Забродин В.А. Исследование технологического обеспечения качества неподвижных соединений: Автореф. канд. техн. наук. — Брянск, 1981. — 17 с.

83. Заварцева В.М. Применение поляризационно-оптического метода к исследованию контактных напряжений при осадке без уширения // Конструкционная прочность сталей: Тр. ЦНИИТМАШ: М.: Машгиз, 1954. - Кн. 63. -С. 130-188.

84. Зайцев А.К. Основы учения о трении, износе, смазке машин: В 2 т. -М.-Л.: Машгиз, 1947. Т. 1.-252 с.

85. Зайцев Д.Е., Дель Г.Д. Напряженное состояние при дорновании // Станки и инструмент. — 1972. № 1. - С. 36—37.

86. Замша A.JI. Исследование и разработка методов технологического обеспечения эксплуатационных свойств посадок с натягом: Автореф. канд. техн. наук. Брянск, 1980. - 23 с.

87. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. / Под ред. Б.Е. Победри.-М.: Мир, 1975. 541 с.

88. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. / Под ред. Н.С. Бахвалова. М:: Мир, 1986. - 318 с.

89. Зенкин A.C., Арпентьев Б.М. Сборка неподвижных соединений термическими методами. —М.: Машиностроение, 1987. 128 с.

90. Зобнин Н.П; Обработка и запрессовка колесных пар. М.: Трансжел-дориздат, 1944.-93 с.

91. Зябрева Н.Н:, Перельман Е.И., Шегал MJL Пособие к решению задач по курсу "Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения". -М.: Высшая школа, 1977. 204 с.

92. Ивлев Д.Д1 Теория идеальной пластичности. — М.: Наука, 1966. — 232с.

93. Игнатьева Е.И., Макеев И.М: Экспериментальное исследование контактных напряжений // Тр. ВНИИметмаш. — М.: ВНИИметмаш, 1963. № 8. -С. 90-109.

94. Ильюшин A.A. Пластичность. Упругопластические деформации. М.: Гостехиздат, 1948. - 376 с.

95. Ильюшин A.A., Огибалов П.М. Упругопластические деформации полых цилиндров. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1960. - 224 с.

96. Ильюшин A.A. Пластичность. М.: Изд-во АН СССР, 1963 - 272 с.

97. Иосилевич Г.Б., Осипова F.B. Решение конструкционно-контактных задач численными методами // Машиноведение. 1976. - № 4. - С. 69—73.

98. Иосилевич Г.Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. -М.: Машиностроение, 1981. 224 с.

99. Исаев А.Н; Исследование процесса дорнования отверстия в неравно-стенных деталях со сложным наружным контуром: Автореф. канд. техн. наук. -Ростов-на-Дону, 1973.

100. Исаченков В.Е, .Исаченков Е.И. Обобщенная теория трения при обработке металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1972. — №12.-С. 18-21.

101. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967. - 367 с.

102. Исаченков Е.И. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. — М.: Машиностроение, 1978. 208 с.

103. Ишлинский А.Ю. Осесимметричная задача пластичности и проба Бринеля // Известия АН CGGP. Прикладная математика и механика. — M.-JI.: Изд-во АН CGGP, 1944. Т. 8. - Вып. 3. - G. 201-224.

104. Казакевич Н.И Определение усилий при обжиме и раздаче труб // Метод раздачи труб горячим волочением: Обмен передовым опытом. М.: ЦБИНТИ тяжелого машиностроения, 1958. - С. 37-80.

105. Казакевич Н.И Расчет процессов обжатия и раздачи труб // Вестник машиностроения. 1959. - № 6. - С. 48-51.

106. Казаченок В.И., Раков B.C. Гидродинамический эффект смазки при осаживании // Теория и практика обработки металлов давлением. Белгосиз-дат, 1956.-С. 87-136.

107. Казаченок В.И., Корякин H.A. Влияние гидродинамического эффекта смазки на деформацию цилиндрических образцов // Исследование процессов обработки металлов давлением. Ижевск: Изд-во "Удмуртия", 1966. — Вып. 1. -С. 21-27.

108. Казаченок В.И., Угланов Г.П. Исследование эффективности действия смазок при осадке // Исследование процессов обработки металлов давлением. — Ижевск: Изд-во "Удмуртия", 1967. Вып. 2. - С. 39-47.

109. Казаченок В.И., Покрас И.Б. Механизм жидкостного трения при осадке // Кузнечно-штамповочное производство. 1968. —№ 1. - G. 7-10.

110. Казаченок В.И., Глухов В.П., Корякин H.A. Зависимость вязкости технологических смазок от давления // Исследование машин и технологии куз-нечно-штамповочного производства. Челябинск: Изд-во ЧПИ; 1971. - № 89. -С. 79-90;

111. Казаченок В.И., Корякин H.A., Глухов В.П. Обратное выдавливание стальных тонкостенных стаканов; в условиях жидкостного трения // Кузнечно-штамповочное производство. 1972. -№ 8.-С. 25-28.

112. Казаченок В.И. Штамповка с жидкостным трением — М.: Машиностроение, 1978. 78 с.

113. Кангун В.Р. Определение высоты неровностей после дорнования // Вестник машиностроения. 1977. - № 1. - G. 66-68.

114. Карташкин Б.А., Шоршоров М.Х., Котюргин Е.А. О кинетике образования соединения при сварке разнородных материалов в твердом состоянии // Физика и химия обработки металлов. 1974. - № 3.

115. Квитка А.Л., Ворошко П.П., Бобрицкая С.Д. Напряженно-деформированное состояние тел вращения. Киев: Наукова думка, 1977. - 209 с.

116. Клековкин B.C. Теоретическое исследование соединений с автофре-тированными охватывающими деталями (АОД): Автореф. канд. техн. наук. -Пермь, 1978.-20 с.

117. Клековкин B.C. Конструкторско-технологические основы управления нагрузочной способностью соединений с натягом: Дис. д-ра техн. наук. -Ижевск, 1995. -318 с.

118. Колмогоров В.Л. Исследование с помощью вариационных принципов деформаций и усилий при волочении труб // Инженерные методы расчетов технологических процессов обработки металлов давлением. — М.: Металлургиздат, 1964. С. 241-247.

119. Колмогоров В.Л., Орлов; С.И., Селищев К.П. Волочение в режиме жидкостного трения. М.: Металлургия, 1967. - 155 с.

120. Колмогоров В.Л., Орлов С.И., Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая подача смазки. М.: Металлургия, 1975. - 256 с.

121. Колмогоров В.JI. Механика обработки металлов давлением: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2001.-836 с.

122. Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлением. М.: Металлургия; 1968. - 168 с.

123. Комбалов B.C. Влияние шероховатости твердых тел на трение и износ. М.: Наука, 1974. — 110с.

124. Коновалов Е.Г., Сидоренко В.А. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей. Минск: Наука и техника, 1968.

125. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров, С.П. Буркин и др. М.: Металлургия, 1976. - 416 е.

126. Косилова А.Г. Исследование процессов чистовой обработки поверхностей вращения без снятия стружки // Чистота и макрогеометрия поверхностей вращения. 1949. - № 3 - М.: Машгиз.

127. Крагельский И.В. Трение несмазанных поверхностей: Автореф. д-ра техн. наук. ИМАШ, 1943.

128. Крагельский И.В. Молекулярно-механическая теория трения // Трение и износ в машинах. М.-Л: Изд-во АН СССР, 1949. - T. III. - С. 178-183.

129. Крагельский И.В;, Виноградова И.Э. Коэффициенты трения. М.: Машгиз, 1962.-220 с.

130. Крагельский И.В. Геометрическая характеристика поверхности трения // Сборник повышения износостойкости и срока службы машин. М.: Машиностроение, 1967. - 207 с.

131. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

132. Кудрявцев И.В; Повышение прочности стальных деталей обкаткой роликами. М., 1948.

133. Кузнецов Д.П., Лясников A.B. О расчете усилия деформирования при формообразовании холодным выдавливанием полостей деталей штамповки пресс форм // Инженерные методы расчета пластической обработки металлов. -Таллин, 1971.-С. 173-184.

134. Кузнецов Д.П., Лясников A.B., Кудрявцев В.А. Технология формообразования холодного выдавливания полостей деталей пресс-форм и штампов. М;: Машиностроение, 1973. — 112 с.

135. Курносов Н.Е. Обеспечение качества неподвижных соединений. -Пенза: Изд-во ПГУ, 2001. 220 с.

136. Левин Б.Н. Контактный метод измерения геометрии поверхностей. -М:: Машгиз, 1950.-60 с.

137. Левина З.М,, Решетов- Д.Н. Контактная жесткость машин. — М.; Машиностроение, 1971. 264 с.

138. Лельчук Л.М., Бродский Б.М. Дорнование тонкостенных цилиндров // Вестник машиностроения. 1974. - № 1. ~ С. 72-75.

139. Лесков С.П. Исследование комбинированных процессов, совмещающих дорнование отверстий с запрессовкой втулок: Автореф. канд. техн. наук. Брянск, 1980. - 20 с.

140. Макклинток Ф., Аргон А. Деформация и разрушение материалов. -М.: Мир, 1970.

141. Максак В.И. Предварительное смещение и жесткость механического контакта. М.: Наука, 1975. - 59 с.

142. Макушок Е.М. Механика трения. Минск: Наука и техника, 1974.252 с.

143. Макушок Е.М., Калиновская Т.В., Белый A.B. Массоперенос в процессах трения. Минск: Наука и техника, 1978. - 272 с.

144. Макушок Е.М. Самоорганизация деформационных процессов. -Минск: Навука i тэхнжа, 1991. 272 с.

145. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учеб. для студентов вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М;: Машиностроение, 1975. -400 с.

146. Марковец М.П. Построение диаграммы истинных напряжений; по твердости и технологической пробе//Журнал технической физики. 1949. - Т. XIX. - Вып. 3.

147. Марочкин В.Н. Предельное пластическое состояние при вдавливании и сжатии конуса // Трение и износ в машинах. Mi: Изд-во АН СССР, 1959. -Т. XIII.-С. 84-135.

148. Маталин А.А. Микротвердость и износоустойчивость поверхности // Качество обработанных поверхностей. — M.-JL: Машгиз, 1954. Кн. № 34. - С. 58-72.

149. Маталин A.A. Технология механической обработки. Ml: Машиностроение, 1977. - 460 с.

150. Матлин М.М. Расчет нагрузочной способности неподвижных соединений с экспрессной оценкой физико-механических свойств материалов деталей: Автореф. д-ра техн. наук. М., 1997. - 35 с.

151. Махонина Т.М. Упруго-пластическое состояние шайбы при степенном упрочнении // Расчеты на прочность. М.: Машгиз, 1959. — Вып. 5.

152. Махонина Т.М. Расчет прессовых посадок шайб за пределами упругости при степенном упрочнении материала // Расчеты на прочность. М.: Машгиз, 1960. - Вып. 6. - С. 97-106.

153. Машков А.Н. Исследование влияния процесса дорнования на состояние поверхностного слоя и прочность соединений с натягом: Автореф. канд. техн. наук. Куйбышев, 1980. - 20 с.

154. Михайлов Ю.О. Разработка научных основ процесса гидромеханической вытяжки. Дис. д-ра техн. наук. Ижевск, 1998. - 352 с.

155. Михин Н.М. Трение в условиях пластического контакта. М.: Наука, 1968. - 104 с.

156. Михин Н.М. Внешние трение твердых тел. М.: Наука, 1977. - 220 с.

157. Монченко В.П; Дорнование отверстий в длинных гильзах и втулках: Обзор. М.: НИИТАвтопром, 1967. - 112 с.

158. Монченко В.П. Дорнование отверстий с большими натягами: Обзор. М.: ЦНИИТракторосельхозмаш, 1971. - 73 с.

159. Монченко В.П., Бел отелов В.В. Деформирующая обработка, отверстий втулок и гильз гидропневмоцилиндров: Обзор.-М.: НИИМАШ, 1976.-91 с.

160. Монченко В.П. Эффективная технология производства полых цилиндров. — М.: Машиностроение, 1980. -248 с.

161. Моссаковский BiH., Гудранович B.C., Макеев В.М. Контактные задачи теории оболочек и стержней. М.: Машиностроение, 1978. -248 с.

162. Моссаковский В.Н., Качаловская И.Е., Голикова С.С. Контактные задачи математической теории упругости. Киев: Наукова думка, 1985. - 176 с.

163. Музалевский О.Г., Гришков А.И. Методика комплексного исследования течения металла и силового поля в зоне деформации при прокатке // Известия вузов. Машиностроение. 1959. - № 11. - С. 82-90.

164. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1954. - 647 с.

165. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. 5-е изд., испр. — М.: Машиностроение, 1980. - 592 с.

166. Обработка металлов давлением в машиностроении / П.И. Полухин, В.А. Тюрин, П.И. Давидков, Д.Н. Витанов. М.: Машиностроение; София: Техника, 1983.-279 с.

167. Осколков А.И. Исследование процесса дорнования сквозных и глухих цилиндрических отверстий в деталях с неравномерной стенкой: Автореф. канд. техн. наук. Ростов-на-Дону, 1969. - 24 с.

168. Основы теории обработки металлов давлением / С.И. Губкин, Б.П. Звороно, В.Ф. Катков и др. М.: Машгиз, 1959; - 539 с.

169. Павлов И.М. Теория прокатки. М.: Металлургиздат, 1950. - 610 с.

170. Павлов И.М., Дун Дэюань. Составной (с разрезом) измеритель контактных сил трения // Научные доклады высшей^ школы. М.: Металлургия, 1968. -№ 1.- С. 146-149.

171. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. — М.: Машиностроение, 1978. — 152 с.

172. Парсонс Б., Уилсон Е.А. Метод определения поверхностных контактных напряжений в соединениях с натягом // Конструирование и технология машиностроения: Тр. амер. об-ва инженеров-механиков. 1970. - № 2. - С. 293-303.

173. Перлин И. Л. К расчету тяговых усилий при волочении // Обработка металлов давлением7 Под ред. И.П. Громова. М.: Металлургиздат, 1952. - С. 409-449.

174. Перлин И!Д., Ерманок М.З. Теория волочения. 2-е изд., перераб.- и доп. - М.: Металлургия, 1971. - 448 с.

175. Петров Н.П. Трение в машинах// Гидродинамическая теория смазки: Избранные работы. / Под ред. акад. JI.C. Лейбензона. М.: Изд-во АН СССР, 1948.-552 с.

176. Писаренко Г.О., Лебедев A.A. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. Киев: Наукова думка, 1976. -415 с.

177. Пластическое формоизменение металлов / Г.Я. Гун, П.И. Полухин, В.П. Полухин, Б.А. Прудковский. М.: Металлургия, 1968. - 416 с.

178. Повышение некоторых механических характеристик металла толстостенных цилиндров при помощи деформирующего протягивания и последующей термообработки / A.M. Розенберг, O.A. Розенберг, Ю.Ф. Бусел и др. // Резание и инструмент. 1978. - № 20. - С. 111-114.

179. По крас И.Б. Расчет сил контактного трения в процессах обработки металлов давлением // Исследование машин и технологии кузнечно-штамповочного производства. Ижевск, 1975. — Вып. 5. - С. 162-169.

180. Покрас И.Б. Анализ контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в; процессах обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1978. - № 4. - С. 6-9.

181. Полухин И.П., Гун Г.Я., Галкин A.M. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: Справочник. М.: Металлургия, 1976. -488 с.

182. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания: Пер. с нем. / Под ред. М.Н. Добычина. Ml: Машиностроение, 1984. -264 с.

183. Попов Е.А. Основы теории обработки металлов давлением / Под ред. И.В. Сторожева. М;: Машгиз, 1959. - 460 с.

184. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. 2-е изд., перераб. и дош - М;: Машиностроение, 1977. -278 с.

185. Прагер В., Ходж Ф.Г. Теория идеально-пластических тел. М.: Изд-во иностр. лит., 1956.-398 с.

186. Прандтль JI. О твердости пластических материалов и сопротивлении резанию // Теория пластичности. 2-е изд. / Под. ред. Ю.Н. Роботнова. — М.: Гос. изд. иностр. лит., 1948. - С. 70-79.

187. Прандтль JI. Примеры применения теоремы Генки к равновесию пластичных тел // Теория пластичности. 2-е изд. / Под. ред. Ю.Н. Роботнова. -М.: Гос. изд. иностр. лит., 1948. - С. 102-113.

188. Пранч A.C. Механизм возникновения и разрушения сцеплений между контактирующими металлическими телами при совместном действии нормальной нагрузки и сдвига: Автореф. канд. техн. наук. Рига, 1969. - 28 с.

189. Пресняков A.A. О точности работы точечных месдоз // Известия вузов. Черная металлургия. 1967. — № 5. — С. 104—107.

190. Прессовые соединения. Технология изготовления и ремонт / Ю.Г. Проскуряков, А.И. Осколков, В.М: Роговой и др. Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1977. - 112 с.