автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технологическое обеспечение качества резьбовых соединений в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов

На правах рукописи

Лебедев Павел Владимирович

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ДЕТАЛЯХ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

- 1 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2011

005004321

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет имени И. И. Ползунова».

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Марков Андрей Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Маркин Виктор Борисович

кандидат технических наук, доцент Беляев Вячеслав Николаевич

Ведущая организация

ОАО АПЗ "РОТОР'

Защита диссертации состоится «9» декабря 2011 г. в 12 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.004.01 в ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова».

Отзывы в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просьба направлять по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46; факс: (3852) 290-765; e-mail: yuoshevtsov@mail.ru.

Автореферат разослан «08» ноября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., доцент Ю.О. Шевцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Высокопрочные композиционные полимерные материалы (ВКПМ) представляют собой материалы на основе полимерного связующего с заданным распределением в нем армирующих элементов. Доля резьбовых соединений в деталях из ВКПМ составляет около 40%.

Показатели качества резьбовых соединений (статическая прочность, усталостная прочность, стопорящие свойства и их стабильность) в значительной степени определяются параметрами качества внутренней резьбы (характеристики отклонений формы, шероховатости, физико-механические свойства), формируемыми на стадии изготовления. Обеспечение этих параметров при изготовлении зависит, как от свойств материала, так и от ряда технологических факторов.

Одной из основных причин, сдерживающих широкое применение резьбовых соединений в изделиях из ВКПМ, является сложность обеспечения требуемой точности диаметров и шага внутренней резьбы, вследствие отсутствия методик по проектированию режущих инструментов для обработки ВКПМ, прогнозных моделей, устанавливающих взаимосвязь между технологическими параметрами процесса механической обработки и параметрами качества изготавливаемого изделия. Исходя из вышесказанного, возникает необходимость в разработке технологии изготовления резьбовых соединений, позволяющей стабильно обеспечивать комплекс параметров качества витков резьбы, в зависимости от функционального назначения резьбового соединения.

Таким образом, исследования, направленные на разработку научно-обоснованной методики проектирования операции резьбонарезания, на основе управления технологическими параметрами процесса в соответствии с конструктивными особенностями применяемого инструмента и физико-механическими свойствами обрабатываемого материала, обеспечивающей требуемые параметры качества резьбы при повышении производительности обработки, являются актуальными.

Работа выполнена при поддержке фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере в рамках проведения программ «Участник молодежного научно-инновационного конкурса 2009» и «Студенты и аспиранты - малому наукоемкому бизнесу - Ползуновские гранты».

Цель работы.

Повышение производительности изготовления внутренней резьбы в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов путем назначения оптимальных режимов резания на основе анализа влияния технологических параметров процесса на качество резьбового соединения.

Методы и средства исследований.

Теоретические и экспериментальные исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, теории резания, теории упругости анизотропного тела, математического моделирования. Обработка

экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель операции изготовления внутренней резьбы в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов на основании соотношений, определяющих силовые характеристики процесса резьбонарезания, число одновременно работающих режущих лезвий метчика, площадь суммарного сечения срезаемого слоя, суммарную длину режущих кромок, переменное расстояние режущей кромки от оси метчика.

2. Получена модель оптимизации режимов резания операции резьбонарезания с учетом затрат на стандартный и специальный инструмент, на основании установленных соотношений, связывающих технологические параметры операции и период стойкости, напряженно-деформированное состояние инструмента.

3. Получены соотношения, связывающие технологические параметры операций сверления и резьбонарезания в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов и параметры качества: статическая прочность соединения, отклонения от круглости диаметров внутренней резьбы.

Практическая ценность.

1. Информационное обеспечение (свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных), для автоматизации процесса выбора осевого режущего инструмента для обработки ВКПМ.

2. Конструкции режущего инструмента: «Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях» (патент на изобретение № 2415737 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.04.2011), «Метчик» (патент на полезную модель № 98162 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.10.2010), позволяющие увеличить период стойкости метчика и повысить качество изготовления резьбы в композиционных материалах.

3. Разработана методика проектирования операции резьбонарезания в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов, на основе оптимизации режимов резания с учетом математической модели расчета погрешности обработки отверстий, физико-механических свойств материала, разработанных рекомендации по назначению технологических параметров операции и конструктивных параметров применяемого инструмента.

Реализация работы.

Разработанная методика проектирования и рекомендации по назначению технологических параметров операции резьбонарезания внедрена на этапе технологической подготовки производства в ЗАО НПП «АЛТИК». Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 185 тыс. рублей в год.

Апробация работы.

Основные положения и результаты исследований докладывались на VI -VIII всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы по-

вышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (г. Новосибирск, 2008 - 2010), IX - X городских научно-практических конференциях «Молодежь - Барнаулу» (г. Барнаул, 2007-2008), V - VI всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г. Барнаул 2008 - 2009), III всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (г. Бийск, 2008), I международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении-2010» (г. Бийск, 2010).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах. В том числе 2 статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации работ соискателей научных степеней, получен 1 патент на изобретение, 1 патент на полезную модель, 1 свидетельство о государственной регистрации БД, 9 тезисов докладов.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 85 рисунков, 20 таблиц, список литературы из 137 наименований. Общий объем - 212 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выполненной работы, приводится ее общая характеристика, сформулированы цель работы, научная новизна и практическая ценность.

В первой главе раскрыто современное состояние проблемы обеспечения качества изготовления резьбовых соединений в деталях из ВКПМ.

Анализ технической литературы показал, что основными факторами, влияющими на качество изготовления резьбовых соединений в деталях из ВКПМ, являются режимные параметры операции резьбонарезания, физико-механические свойства материала и интенсивный износ инструмента. Степень влияния вышеозначенных факторов определяется исходя из соответствия назначенных на операцию режимов резания и конструктивно-геометрических параметров метчика физико-механическим свойствам обрабатываемого материала. Отсутствие четких рекомендаций по проектированию операции нарезания внутренней резьбы метчиками приводит к снижению геометрической точности изготавливаемых поверхностей и уменьшению периода стойкости инструмента. Эти факторы обуславливают ухудшение эксплуатационных характеристик резьбового соединения, выкрашивание и срез витков резьбы в процессе механической обработки, увеличение себестоимости изготавливаемого изделия.

В работах Дружинина Б.И., Степанова A.A., Белоус O.A., Тарасова О.И., Штучного Б.П., Евстегнеевой О.Н., посвященных механической обработке деталей из ВКПМ, приведены зависимости влияния конструктивно геометрических параметров инструмента на его эксплуатационные показате-

ли без рассмотрения влияния первых на характеристики точности резьбы. Для представленных в трудах Дружинина Б.И., Евстегнеевой О.Н. и др. конструкций метчиков отсутствуют рекомендации по назначению режимных параметров процесса резьбонарезания. Помимо этого, в рассмотренных исследованиях отсутствует оценка комплексного влияния физико-механических свойств материала, конструктивно геометрических параметров РИ и т. д. на статическую прочность резьбового соединения, являющуюся одной из главных эксплуатационных характеристик. Выработанные авторами решения носят разрозненный характер, что затрудняет проектирование операции нарезания внутренней резьбы на их основе.

Таким образом, для обеспечения качества изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ необходимо разработать комплексную методику проектирования операции резьбонарезания на основе оптимизации режимов резания с учетом влияния физико-механических свойств обрабатываемого материала, конструктивно-геометрических параметров РИ и режимных характеристик процесса на статическую прочность резьбового соединения.

Исходя из цели исследования и литературного обзора были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Установить зависимости силовых характеристик процесса резьбонарезания от конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента и технологических характеристик процесса.

2. Оценить напряженно-деформированное состояние режущего инструмента и его износ в процессе нарезания резьбы в ВКПМ. Разработать зависимости стойкости режущего инструмента от технологических параметров процесса резьбонарезания.

3. Разработать модель напряженно-деформированного состояния резьбового соединения в деталях из ВКПМ. Выявить факторы, влияющие на статическую прочность соединения.

4. Разработать модели формирования показателей качества (статическая прочность, отклонение от круглости диаметров) внутренней резьбы в зависимости от конструктивно-геометрических параметров режущего инструмента и технологических характеристик процесса резьбонарезания.

5. Разработать: базу данных автоматизированного выбора режущего инструмента и конструкции режущего инструмента, позволяющие повысить стойкость инструмента и качество изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ; методику проектирования операций изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ; модель оптимизации режимов резания операций изготовления внутренней резьбы.

6. Внедрить в производство разработанную методику проектирования операций изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ.

Во второй главе установлены соотношения, связывающие период стойкости, напряженно-деформированное состояние метчика и скорость резания. Установлено влияние диаметра отверстия под нарезание резьбы на величину статической прочности резьбового соединения в деталях из ВКПМ. Получена модель напряженно-деформированного состояния резьбового соединения в деталях из ВКПМ.

Поскольку подавляющая часть метчиков, используемых для нарезания резьбы в ВКПМ, изготавливается с корригированным профилем режущих зубьев предлагаемые рядом авторов (Евстегнеева О.Н., Матвеев В.В., Трудов A.A.) математические модели для расчета силовых характеристик процесса нарезания резьбы не позволяют получить адекватные результаты.

Крутящий момент на метчике при резании определяется суммированием крутящих моментов, соответствующим всем одновременно работающим режущим зубьям инструмента и рассчитывался на основе уточненной зависимости, предложенной в работе Евстегнеевой О.Н.:

т т

КР = К( ■ st ■ cosA• -г,) + ц-аь ■ h, ■ cosy/• -г,),Нм, (1)

¡=1 ы

где к ._г» bmfprctgß-y) _ безразмерный коэффициент запаса прочности; rv - ка-1 Sb cos(<py +arclgn-y)-siTup

сательное напряжение в условной плоскости сдвига, Н/мр - коэффициент трения; у -передний угол, град; <ру - угол накюна условной плоскости сдвига, град; Sb - действительный предел прочности при растяжении, Н/м3; Л -угол наклона режущей кромки, град; S, - площадь сечения срезаемого слоя, мм2; г; - расстояние от режущей кромки до оси инструмента, мм; ав - условный предел прочности при растяжении, Н/м2; h3 - высота профиля резьбы, мм; Я, - суммарная длина режущих кромок i-го лезвия, мм, лиг; ц/- угол подъема резьб, град.

Таким образом, задача определения крутящего момента при резании сводиться к определению числа одновременно работающих режущих лезвий метчика, суммарного сечения срезаемого слоя, суммарной длины режущих кромок и определению переменного расстояния режущей кромки от оси метчика.

Вышеперечисленные характеристики определялись исходя из разработанного метода, основанного*, на описании геометрии режущего инструмента, при котором геометрия режущих лезвий описывается уравнениями прямых, их образующих (таблица 1). При таком подходе суммарная площадь среза определялась исходя из координат пересечения прямых, образующих профили режущих зубьев.

В результате, были получены зависимости, позволяющие адекватно оценить приращение крутящего момента на зуб метчика с корригированным профилем.

Таблица 1 - Соотношения для расчета крутящего момента

Координаты пересечения боковых профилей зубьев с прямой наклона заборного конуса метчика

Правая сторона профиля Левая сторона профиля

Ц^-^+'+Яя-о) (1) (2) (3)

tga+tgp rga-/g<p (4)

У. -IS9 ---- iga + 'SV tga-tgP

Площадь сечения слоя, срезаемого зубом метчика sJ|4,-4+*,-*,Y*-*Yosp0+i)) (5) cos<р cosср \ cosa )

Продолжение таблицы 1

Суммарная длина режущих кромок у, У2.-У,, , (6) сова сова соир

Расстояние от ¡-ой режущей кромки до оси метчика (7) 2

где Р - шаг резьбы, мм; <р - угол наклона заборного конуса, град; (1г - средний диаметр резьбы, мм; а-угол наклона бокового профиля зуба, град.

Полученные уравнения по расчету момента резания, геометрии режущих зубьев и площади срезаемого слоя устанавливают взаимосвязь между основными параметрами, характеризующими процесс нарезания резьбы метчиками. Использование представленных выше соотношений позволит минимизировать вероятность среза витков резьбы и управлять процессом ее нарезания, как с помощью изменения режимных параметров, так и изменением геометрических параметров режущего инструмента.

Помимо силовых характеристик процесса резьбонарезания значительное влияние на качество нарезаемой резьбы оказывают напряженно-деформированное состояние режущего инструмента, обуславливающее вероятность подрезания витков резьбы, и его линейный износ по задней поверхности, которые определялись методом конечных элементов.

В принятой конечноэлементной модели, в Лагранжевой постановке, износ режущего инструмента определялся зависимостью:

№=;Дсг'"(-;",скр (8)

н

где ¡и - коэффициент трения; К - коэффициент линейного износа, определяющий скорость изменения формы поверхности в направлении нормали к ней за счет изнашивания; Н - твердость, ИКС; а - нормальные напряжения, Н/м2; Ке/ - относительная скорость скольжения, м/сек; Q - энергия активации, Дж/моль; Л - универсальная газовая постоянная Дж/(моль0С); Т - температура в зоне резания, °С.

Процесс удаления припуска с обрабатываемой детали моделировался использованием критерия разрушения материала (критерий Оуэна):

¡(^ + В)аП>С, (9)

(Т

где оь, - среднее значение напряжений, Н/м2; <7 - действующие напряжения по Мизесу, Н/м2; е - величина пластических деформаций, мм; С - пороговая величина, определяющая возможность разрушения материала; В - постоянная материала, описывающая величину гидростатического давления.

Величина линейного износа метчика оценивалась по задней поверхности. Пределы варьирования параметров: диаметр инструмента - Вш;п=7 мм, Втах= 12 мм, частота вращения - пп11п=600 мин"1, птах=1800 мин"1, количество режущих перьев - N„¡„=3, Ышм=4. В результате моделирования (ПФЭ 24) процесса нарезания резьбы в композиционном материале марки КППН, получена зависимость периода стойкости метчика от скорости резания (рисунок 1).

Оценка напряженно-деформированного состояния режущего зуба метчика, в процессе нарезания резьбы, проводилась методом ПФЭ 23. При проведении экспериментальных исследований, изучалась зависимость величины действующих напряжений, от конструктивно-геометрических па-

раметров инструмента и режимных параметров механической обработки при нарезании резьбы метчиками ГОСТ 3266-81.

В результате установлена зависимость тангенциальных деформаций метчика от технологических характеристик операции.

В ходе анализа полученных моделей (таблица 2) установлено, что существенное влияние на напряженно-деформированное состояние и износ метчика оказывает скорость резания, из чего следует, что оптимальным вариантом обеспечения требуемых параметров качества является применение методики оптимизации режимов резания. Полученные соотношения (10-13) образуют систему ограничений модели оптимизации режимов резания.

Поскольку одним из ключевых факторов, определяющих качество изготовления внутренней резьбы, является способность витков воспринимать рабочие нагрузки, в ходе исследований проведена оценка напряженно-деформированного состояния болтового соединения.

Полученная методом конечных элементов математическая модель устанавливает взаимосвязь между номером витка и значением действующих напряжений: а = 2-108и"1,43, (14)

где а - напряжения по Мизесу, Н/м2; п - номер витка.

Для оценки влияния диаметра отверстия под нарезание резьбы на величину предельной нагрузки проведены экспериментальные исследования процесса нагружения внутренней резьбы.

Таблица 2 - Зависимости напряженно-деформированного состояния и износа метчика от режимных параметров процесса резьбонарезания_

Зависимость напряжений от режимных параметров сг = 5,39-Ш12/)1'1"4/!0,4834Л"0,1519, Н/м2 (10)

Зависимость деформаций от режимных параметров £ = 0,0318£)и538и0'55МЛГ-00(ю1, ми (11)

Зависимость линейного износа по задней поверхности от режимных параметров *=4-10 -'£)'.486.)гО,«63 д,0,,866 , 0.49,5 _

Зависимость периода стойкости от скорости резания Г = 946,4К"1!6, мин (13)

где а - напряжения по Мизесу, Н/м2; Е - деформации в радиальном и тангенциальном направлениях, мм; п> - линейный износ по задней поверхности, мм; /) - диаметр инструмента, мм; п - частота вращения, мин1; N - количество режущих перьев; 1 - время работы, мин; V- скорость резания, м/мин.

Скорость I,' .»гмши

Рисунок 1 - Зависимость периода стойкости метчика от скорости резания

Анализ полученных данных показал, что при увеличении диаметра отверстия под нарезание резьбы происходит уменьшение напряжений, возникающих в соединении, при действии одной и той же силы. Такой эффект обусловлен тем, что максимальные напряжения концентрируются во впадине витка внутренней резьбы, а уменьшение высоты витка увеличивает его жесткость.

В ходе оценки влияния диаметра отверстия под нарезание резьбы на статическую прочность соединения (15) установлено, что увеличение диаметра отверстия под нарезание резьбы, по сравнению с рекомендуемыми по ГОСТ 19257-73 диаметрами отверстий, позволит повысить статическую прочность резьбового соединения.

= -9,62-103о/4 + 3,47 -105</3 -4,7-10бс/2 + 2,83-107с?-6,38-107, Я, (15)

где Р - сила, вызывающая разрушение соединения, Н; с! - диаметр отверстия под нарезание резьбы, мм.

Третья глава посвящена проверке, полученных в результате численного моделирования математических моделей. Для проведения экспериментальных исследований зависимости величины крутящего момента от режимных параметров процесса резьбонарезания была разработана экспериментальная установка, включающая в себя вертикально сверлильный станок 2Н135, тензостанцию УТ4-1, многофункциональную плату ввода/вывода аналогово-цифрового преобразователя 1.-780М и ЭВМ.

В ходе проведения эксперимента (ПФЭ 22) установлено, что погрешность между численной (1) и полученной эмпирическим путем (16) моделями не превышает 10% (рисунок 2).

Мкр = 0,0289с/1'9524 • и0 1265, Ям, (16)

где Мщ, - крутящий момент, Нм; с! - наружный диаметр резьбы, мм; п - частота вращения, мин'.

Экспериментальные исследования влияния диаметра отверстия под нарезание резьбы на величину статической прочности резьбового соединения проводились согласно ГОСТ 4651 - 82 «Пластмассы. Метод испытания на сжатие» и ГОСТ 1759.5 - 87 «Гайки. Механические свойства и методы испытаний» на разрывной машине ПЯТКОМ.

В результате экспериментальных исследований установлена зависимость статической прочности соединения от наружного диаметра внутренней резьбы:

7^ = 153,Ц2-1640,69с/, +13854,21, Я, (17)

где Г - сила, вызывающая разрушение соединения, Н; с!) - наружный диаметр внутренней резьбы, Л1М.

Из соотношения (17) следует, что изменение диаметра отверстия под нарезание резьбы на этапе изготовления с помощью рационального варьирования технологических параметров операции позволит повысить статическую прочность резьбового соединения (по сравнению с изменением статической прочности резьбы по стандартному ряду ГОСТ 24705 - 2004) на 2045%.

В результате экспериментальных исследований получено соотношение, связывающее величину отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы, наружный, средний диаметры внутренней резьбы и технологические параметры операции. При проведении экспериментов начальный диаметр отверстия под нарезание резьбы выбирался согласно ГОСТ 1925773 и в дальнейшем увеличивался по стандартному ряду диаметров сверл ГОСТ 885-77. Диаметр резьбы назначался по ГОСТ 24705 - 2004.

Ы = О,7792и0'00" • Г0'0104 ■ в0683 , мм, (18)

1,0994(19) Ас12 = 0,8407и0,0057 -с/^85, мм, (20)

где Ас1 - отклонение от круглости отверстия под нарезание резьб, мм; Ас!/ - отклонение от круглости наружного диаметра резьбы, мм; Ас/> - отклонение от круглости среднего диаметра резьбы мм; п - частота вращения, мин'; 8 - подача, мм/об; с1св - диаметр сверла, мм; с1мет- диаметр метчика, мм.

Анализ полученных данных показал, что для достижения максимальной статической прочности необходимо уменьшить высоту витка в среднем на 0,2 мм (для резьбы М6-М14).

Исходя из полученных в ходе исследования моделей, устанавливающих взаимосвязь между величиной отклонения от круглости обрабатываемого отверстия и режимами резания можно сделать вывод, что требуемую величину занижения витка внутренней резьбы можно обеспечить путем варьирования технологических параметров операции резьбонарезания.

от режимов резания 11

о 1 г ) * 5 5 ' 5 9 10

Одоротышпчш

Рисунок 2 - Сравнение теоретических и экспериментальных результатов определения величины крутящего момента

Ксл-te Ь Зегзсйз

" zn-'-i йг-crej S Г'-c^l'j

X

В ходе проведения исследований получено соотношение, связывающее статическую прочность соединения и величину отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы:

Р =-35,24-103АЛ2 + 4,84-105Дс/-16,48• 105, Н, (21)

где И - сила, вызывающая разрушение соединения, Н; Ас1 - отклонение от круглости отверстия под нарезание резьбы, мм.

На основании установленных зависимостей определены соотношения описывающие зависимость статической прочности соединения от режимов резания операций сверления (рисунок 3) (22) и резьбонарезапия (23): ^ =-21,396 •103(«'-8Ш" -Я''3'0"4 •^,65) + 3)77-Ю5(П9'"0" .5 '',410"! ■ </';07'5)- 16,48 • 105, Я, (22) Г = (и3'810' ■ ) + И44,53 (и6'210" • ^) +10,6■ 103, Я, (23)

где Я - сила, вызывающая разрушение соединения, Н; п - частота вращения, мин ; 5 - подача, мм/об; с!мет - диаметр метчика, мм; с1ся - диаметр сверла, мм.

Таким образом, предлагаемая методика позволяет обеспечить требуемые параметры качества изготовления внутренней резьбы, при увеличении статической прочности соединения, производительности и снижении себестоимости механической обработки.

Четвертая глава работы посвящена разработке рекомендаций по ЯййГЛ проектированию операции нарезания внут-

ренней резьбы в деталях из ВКПМ.

Используя полученные результаты исследования, был разработан программно-алгоритмический комплекс проектирования операций изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ (рисунок 4), обеспечивающий достижение заданного качества обрабатываемых поверхностей и увеличение статической прочности резьбового соединения, за счет оптимизации выбора режущего инструмента, назначения режимных параметров и применения технологических решений, направленных на повышение эффективности операции резьбонарезания.

Автоматизированная процедура назначения РИ на операцию производится с использованием разработанной БД (Свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных). Для случаев, когда использование стандартного инструмента не обеспечивает необходимую производительность, в рамках диссертационной работы методом И-ИЛИ графа были разработаны конструкции метчиков, позволяющие повысить период стойкости при обеспечении требуемой точности изготовления внутренней резьбы. Проверка 12

Росче- пргсельam 6сгпр»мияс€нс

Овреёе бьссгсы Бипнсз ccsasS

Ргечег Бцляреннегз Зисмэро г=зь а 0?,£?

Б/?©С pOC*€~G с MbsX

Пр2ц5ССС

P=3Gr?Uf5 и круг Ос crseiisKssj

ргхшегс iras ¿унечше

СЙХОЗМЫЕ ВЭ&ЦВ: 1 Перке CSSGSXG

2. КГП с&гртз г.Штта

» V S зперецш сЬеряе^ия

5. У ¡зпезецаи резьба ср=эош=

6. Ивх ждщзоя сз&з&яа&ь

7. Фскппгчкксз нгсуус? способность

8. С|55пэйь точности регьЗы

9. Ксл-5с Йшаяеа. шгстсЕлек-ш без СИЕ На; инстзунен^с

С KGH5U ^

Рисунок 4 - Алгоритм проектирования операции нарезания внутренней резьбы в деталях из ВКПМ

полученных решении на соответствие патентно-правовым показателям выявила ряд конструкций (таблица 3), обладающих признаками патентной чистоты.

Оптимизация режимов резания операций сверления и резьбонарезания производилась на основе ограничений, установленных в ходе проведения исследований, по критериям производительности и себестоимости с учетом затрат на универсальный (24) и специальный инструмент (25).

С =-

ЮООСс Рп

1000(е„+/'■/„ ■/•„)■*

руб! м,

С.. =

1000 - Сс Рп

1000

1000 ■(</„ + /.*„.

г.УЬ-Кс

946 • (

к • Р ■ п 1000

)''•" (Р ■ п)2 I

руб /л/,

(24)

(25)

где Ци - стоимость инструмента, руб; I - число переточек, допускаемых конструкцией инструмента; ¡„ - время, затраченное на переточку, мин; г„ - стоимость I часа переточки, руб; I - количество объектов, изготовленных по неизменным чертежам, илт; Кс -число инструментов, необходимых для выпуска I объектов по неизменным чертежам, шт; Р- шаг резьбы, мм; п- частота вращения, мин1; В - диаметр инструмента, мм; А - глубина отверстия, мм; Сет - стоимость работы станка в течении одной минуты, руб/мин.

Применение разработанного программно-алгоритмического комплекса обеспечивает повышение производительности операции нарезания резьбы метчиками в деталях из ВКПМ, по сравнению с базовым вариантом технологического процесса, на 15...20%. Статическая прочность внутренней резьбы, изготовленной с применением разработанной методики проектирования операции, возросла на 20%.

При этом были отмечены следующие технические преимущества: уменьшение основного времени обработки отверстий детали «стойка дугога-сительной камеры» с 0,54 мин до 0,46 мин (на 14,3%), уменьшение основного времени нарезания резьбы с 0,35 мин до 0,23 (на 34%).

Таблица 3 - Синтезированные технические решения

Наименование

Технический результат

Схема

Патентная защищённость

Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях

Увеличении

периода

стойкости

МА

Пат. № 2415737 Российская Федерация, МПК7 В 23 в 5/06.

Метчик

Увеличение

периода

стойкости

6 3 5 в г !

л игах г .„х.ьр

А Г-1

»¡--№ а^уа' I.'1 Ь|-1

Вид А < /

Пат. № 98162 Российская Федерация, МПК7 В 23 в 5/06.

Метчик

Увеличение

периода

стойкости

аппшдаааа^;

Заявка на бретение №2010129124 от 13.07.2010

изо-

Таким образом, в работе решена актуальная задача повышения производительности изготовления внутренней резьбы в деталях из ВКПМ путем назначения оптимальных режимов резания на основе анализа влияния технологических параметров процесса на качество резьбового соединения.

Результаты исследования внедрены на предприятиях Алтайского края, в частности, в ЗАО НПП «АЛТИК» принята к использованию методика проектирования операций резьбонарезания, позволяющая повысить производительность механической обработки деталей из ВКПМ и увеличить статическую прочность изготавливаемой резьбы. Кроме того в ЗАО НПП «АЛТИК», на этапе технологической подготовки используются рекомендации по назначению технологических параметров операции резьбонарезания и база данных автоматизирующая процесс выбора режущего инструмента. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 185 тысяч рублей в год.

Основные выводы и результаты работы

1. Получена зависимость величины момента резания при резьбонарезании от конструктивно-геометрических параметров метчика и тезнологических характеристик процесса резьбонарезания на основании соотношений, определяющих число одновременно работающих режущих лезвий метчика, площадь суммарного сечения срезаемого слоя, суммарную длину режущих кромок и переменное расстояние режущей кромки от оси метчика. Выявлено, что занижение профилей режуще-калибрующих зубьев способствует уменьшению величины крутящего момента при резании.

2. Установлены соотношения, связывающие период стойкости, напряженно-деформированное состояние метчика и скорость резания. Установлено, что наибольшее влияние на величину износа оказывает частота вращения шпинделя.

3. Увеличение диаметра под нарезание внутренней резьбы приводит к повышению статической прочности соединения. Увеличение статической прочности соединения составляет 15-20% и достигается за счет повышения жесткости витка резьбы.

4. Получены зависимости отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы, наружного, среднего и внутреннего диаметров резьбы от технологических параметров операции. Наибольшее влияние на величину отклонения от круглости оказывает диаметр инструмента.

5. Разработаны конструкции метчиков: «Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях» (патент на изобретение № 2415737 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.04.2011), «Метчик» (патент на полезную модель № 98162 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.10.2010), позволяющие увеличить период стойкости метчика и повысить качество резьбы в композиционных материалах.

6. Разработана база данных, автоматизирующая процесс выбора осевого режущего инструмента для обработки ВКПМ (Свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных).

7. Разработана методика оптимизации режимов резания, на основе математической модели расчета погрешности обработки отверстий с учетом физико-механических свойств материала и технологических параметров операции.

8. Принятая к использованию на ЗАО НПП «АЛТИК» методика проектирования операций резьбонарезания, позволяет повысить производительность механической обработки деталей из ВКПМ и увеличить статическую прочность изготавливаемой резьбы. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 185 тысяч рублей в год.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Лебедев П. В. Моделирование процесса сверления стеклопластиков в среде Cosmosworks / П.В. Лебедев, A.M. Марков, Н.И. Мозговой // Обработка металлов, 2007. - № 4. - С. 19-23.

2. Лебедев П. В. Определение величины крутящего момента при нарезании резьбы в высокопрочных композиционных полимерных материалах /А.М. Марков, П.В. Лебедев // Обработка металлов, 2011. - № 1. - С. 8-11.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

3. Лебедев П. В. Исследование процессов формирования показателей качества деталей из высокопрочных полимерных композиционных материалов разработка автоматизированной системы проектирования технологии их механической обработки / П.В. Лебедев // Ползуновский альманах, 2009. - № 2. - С.64-65.

4. Лебедев П. В. Определение величины крутящего момента при нарезании резьбы / П.В. Лебедев, A.M. Марков // Ползуновский альманах, 2010. -№3.-С. 45-47.

5. Лебедев П. В. Моделирование процессов механической обработки стеклопластиков методом конечных элементов / A.M. Марков, Н.И. Мозговой, П.В. Лебедев // Молодежь - Барнаулу: Тез. докл. науч. - прак. конф. -Барнаул, 2007. - С. 45-47.

6. Мозговой Н. И. Контроль точности формы отверстий / Н. И. Мозговой, А. М. Марков, П. В. Лебедев // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе: материалы 6-й Всерос. науч-практ. конф., 28 марта 2008 г. / Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2008. - С. 41-43.

7. Лебедев П. В. Обеспечение надежности резьбовых соединений в деталях из стеклопластика / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе: Тез. докл. междунар. науч. - техн. конф. - Новосибирск, 2008. - С. 8084.

8. Лебедев П. В. Особенности формирования профиля витков резьбы в стеклопластиках /A.M. Марков, П.В. Лебедев // Наука и молодежь: Тез. докл. всерос. науч. - техн. конф. - Барнаул, 2008. - С. 80-82.

9. Лебедев П. В. Обеспечение качества резьбовых соединений в деталях из стеклопластика / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Управление качеством

образования, продукции и окружающей среды: Тез. докл. веер. науч. - прак. конф. - Бийск, 2008. - С. 250-255.

10. Лебедев П. В. Влияние диаметра отверстия, под нарезание резьбы, на величину предельной нагрузки в деталях из стеклопластика / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Наука и молодежь: Тез. докл. всерос. науч. - техн. конф.

- Барнаул, 2009. - С. 30-35.

11. Лебедев П. В. Износ режущего инструмента при нарезании резьбы в высокопрочных полимерных композиционных материалах / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе: Тез. докл. междунар. науч. - техн. конф. - Новосибирск, 2010. - С. 45-47.

12. Лебедев П. В. Деформации метчика в процессе нарезания резьбы в высокопрочных полимерных композиционных материалах / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Наука и молодежь: Тез. докл. всерос. науч. - техн. конф. -Барнаул, 2009. - С. 43-46.

13. Лебедев П. В. Определение величины крутящего момента при нарезании резьбы / A.M. Марков, П.В. Лебедев // Инновации в машиностроении

- 2010: Тез. докл. междунар. науч. - практич. конф. - Бийск 2010. - С. 235237.

14. Свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных «Выбор осевого режущего инструмента для обработки стеклопластиков» (ВОРИ) / A.M. Марков, П.В. Лебедев; заявитель и патентообладатель: Алтайский гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова - заявка № 2008620384 от 17.11.2006; опубл. 16.01.2009.

15. Пат. № 98162 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06. Метчик / A.M. Марков, П.В. Лебедев; заявитель и патентообладатель: Алтайский гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова - заявка № 2010110174 от 05.05.2010; опубл. 10.10.2010.

16. Пат. № 2415737 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06. Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях / A.M. Марков, П.В. Лебедев; заявитель и патентообладатель: Алтайский гос. техн. ун-т. им. И. И. Ползунова - заявка № 2010104424 от 08.02.2010; опубл. 10.04.2011.

Подписано в печать 07.11.2011. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл.п.л. 0,93. Тираж 100 экз. Заказ 2011 - 678

Отпечатано в типографии АлтГТУ, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел.: (8-3852) 29-09^18

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.

ИССЛЕДОВАНИЙ.:.

1.1 Общие сведения о высокопрочных полимерных композиционных материалах (ВКПМ).

1.2 Физико-механические свойства ВКПМ.

1.3 Номенклатура изделий из ВКПМ, имеющих в конструкции резьбовые соединения.

1.4 Анализ технических требований предъявляемых к деталям из ВКПМ.

1.5 Особенности механической обработки деталей из ВКПМ.

1.6 Основные особенности процесса нарезания резьбы метчиками.

1.7 Конструктивные элементы машинных метчиков, применяемых для обработки ВКПМ.

1.8 Эксплуатационные характеристики процесса нарезания резьб метчиками

1.9 Качество резьб, образованы^ режущими метчиками.

1.10 Цель и задачи исследования.

ГЛАВА И. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МЕТЧИКА НА СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ И ИЗНОС ИНСТРУМЕНТА. ЗАВИСИМОСТЬ ВЕЛИЧИНЫ ПРЕДЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РЕЗЬБЫ.

2.1 Определение величины крутящего момента при нарезании резьбы.

2.1.1 Величина крутящего момента при резьбонарезании.

2.1.2 Определение площади слоя, срезаемого единичным зубом.

2.1.3 Влияние КГП инструмента и технологических параметров на точность изготавливаемой резьбы.

2.2 Напряженно деформированное состояние и износ режущего инструмента при нарезании резьбы в высокопрочных полимерных композиционных материалах.

2.2.1 Особенности напряженно-деформированного состояния и износа метчика при обработке ВКПМ.

2.2.2 Напряженное состояние метчика в процессе нарезания резьбы в ВКПМ

2.2.3 Деформации метчика в процессе нарезания резьбы в ВКПМ.

2.2.4 Износ метчика при обработке ВКПМ.

2.3 Напряженное состояние болтового соединения.

2.4 Распределение напряжений между витками внутренней резьбы и их влияние на способность соединения воспринимать рабочие нагрузки

2.5 Влияние диаметра отверстия под резьбу на предельные значения. рабочих нагрузок.

2.6 Выводы.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ И КОНСТРУКТИВНО-ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА НА ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБЫ.

3.1 Исследуемый режущий инструмент и экспериментальные образцы.

3.2 Экспериментальная установка.

3.3 Оценка адекватности теоретического метода определения величины крутящего момента при резьбонарезании.

3.4 Зависимость отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы от технологических параметров операции.

3.5 Влияние высоты витка внутренней резьбы на несущую способность соединения.

3.6 Несущая способность и характер разрушения внутренней резьбы из ВКПМ.

3.7 Износ метчика при нарезании резьбы в ВКПМ.

3.8 Выводы.

ГЛАВА IV. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИИ.

РЕЗЬБОНАРЕЗАНИЯ В ДЕТАЛЯХ ИЗ ВКПМ.

4.1 Синтез новых технических решений РИ.

4.2 Разработка базы данных осевого инструмента для обработки.

ВКПМ.

4.2.1 Компоненты управления базами данных.

4.2.2 Схема взаимодействия компонентов в приложении. баз данных.

4.3 Оптимизация режимов резания.

4.3.1 Оптимизация режимов резания операции сверления.

4.3.2 Оптимизация режимов резания операции резьбонарезания.

4.4 Методика проектирования операции резьбонарезания.

4.5 Выводы.

Актуальность работы.

Высокопрочные композиционные полимерные материалы (ВКПМ) представляют собой материалы на основе полимерного связующего с заданным распределением в нем армирующих элементов. Доля резьбовых соединений в деталях из ВКПМ составляет около 40%.

Показатели качества резьбовых соединений (статическая прочность, усталостная прочность, стопорящие свойства и их стабильность) в значительной степени определяются параметрами качества внутренней резьбы (характеристики отклонений формы, шероховатости, физико-механические свойства), формируемыми на стадии изготовления. Обеспечение этих параметров при изготовлении зависит как от свойств материала, так и от ряда технологических факторов.

Одной из основных причин, сдерживающих широкое применение резьбовых соединений в изделиях из ВКПМ, является сложность обеспечения требуемых параметров точности, вследствие отсутствия методик по проектированию режущих инструментов для обработки ВКПМ, прогнозных моделей, устанавливающих взаимосвязь между технологическими параметрами процесса механической обработки и параметрами качества изготавливаемого изделия. Исходя из вышесказанного, возникает необходимость в разработке технологии изготовления резьбовых соединений, позволяющей стабильно обеспечивать комплекс параметров качества витков резьбы, исходя из функционального назначения резьбового соединения.

Таким образом, исследования, направленные на разработку научно-обоснованной методики проектирования операции резьбонарезания, на основе управления технологическими параметрами процесса в соответствии с конструктивными особенностями применяемого инструмента и физико-механическими свойствами обрабатываемого материала, обеспечивающей требуемые параметры качества резьбы при снижении себестоимости обработки, являются актуальными.

Цель работы.

Повышение производительности изготовления внутренней резьбы в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов путем назначения оптимальных режимов резания на основе анализа влияния технологических параметров процесса на качество резьбового соединения.

Методы и средства исследований.

Теоретические и экспериментальные исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, теории резания, теории упругости анизотропного тела, математического моделирования. Обработка экспериментальных данных проводилась методами математической статистики.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель операции изготовления внутренней резьбы в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов на основании соотношений, определяющих силовые характеристики процесса резьбонарезания, число одновременно работающих режущих лезвий метчика, площадь суммарного сечения срезаемого слоя, суммарную длину режущих кромок, переменное расстояние режущей кромки от оси метчика.

2. Получена модель оптимизации режимов резания операции резьбонарезания с учетом затрат на стандартный и специальный инструмент, на основании установленных соотношений, связывающих технологические параметры операции и период стойкости, напряженно-деформированное состояние инструмента.

3. Получены соотношения, связывающие технологические параметры операций сверления и резьбонарезания в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов и параметры качества: статическая прочность соединения, отклонения от круглости диаметров внутренней резьбы.

Практическая ценность,

1. Информационное обеспечение (свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных), для автоматизации процесса выбора осевого режущего инструмента для обработки ВКПМ.

2. Конструкции режущего инструмента: «Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях» (патент на изобретение № 2415737 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.04.2011), «Метчик» (патент на полезную модель № 98162 Российская Федерация, МПК7 В 23 G 5/06 от 10.10.2010), позволяющие увеличить период стойкости метчика и повысить качество изготовления резьбы в композиционных материалах.

3. Разработана методика проектирования операции резьбонарезания в деталях из высокопрочных композиционных полимерных материалов, на основе оптимизации режимов резания с учетом математической модели расчета погрешности обработки отверстий, физико-механических свойств материала, разработанных рекомендации по назначению технологических параметров операции и конструктивных параметров применяемого инструмента.

Реализация работы.

Разработанная методика проектирования и рекомендации по назначению технологических параметров операции резьбонарезания внедрена на этапе технологической подготовки производства в ЗАО НПП «АЛТИК». Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 185 тыс. рублей в год.

Апробация работы.

Основные положения и результаты исследований докладывались на VI -VIII всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (г. Новосибирск, 2008 - 2010), IX - X городских научнопрактических конференциях «Молодежь - Барнаулу» (г. Барнаул, 2007-2008), 7

V - VI всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь» (г. Барнаул 2008 - 2009), III всероссийской научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (г. Бийск, 2008), I международной научно-практической конференции «Инновации в машиностроении-2010» (г. Бийск, 2010).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах. В том числе 2 статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации работ соискателей научных степеней, получено 1 патент на изобретение, 1 патент на полезную модель, 1 свидетельство о государственной регистрации БД, 9 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 85 рисунков, 20 таблиц, список литературы из 137 наименований. Общий объем - 212 страниц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Получены соотношения, позволяющие на основе конструктивно-геометрических параметров инструмента, определить число одновременно работающих режущих лезвий метчика, площадь суммарного сечения срезаемого слоя, суммарную длину режущих кромок и переменное расстояние режущей кромки от оси метчика, расчитать площадь срезаемого слоя еденичным зубом метчика.

2. Разработана методика определения величины крутящего момента при резьбонарезании.

3. Получена зависимость описывающая изменение объема срезаемого слоя от величины угла наклона заборного конуса. Анализ вышеприведенных уравнений показал, что занижение профилей режуще-калибрующих зубьев способствует уменьшению крутящего момента при резании.

4. Получены соотношения, описывающие напряженно-деформированное состояние инструмента в зависимости от режимных и конструктивно-геометрических параметров.

5. Установлено, что наибольшее влияние на величину действующих на РИ напряжений оказывает диаметр режущего инструмента, при изменении которого по стандартному ряду ГОСТ 24705-2004 напряжения изменяются на

2 1 1,38е+10 Н/м . Изменение частоты вращения шпинделя на 200 мин" приводит к изменению величины напряжений на 3,93е+09 Н/м2. При этом в про

179 цессе резания наибольшие напряжения возникают в областях близких к главным режущим кромкам.

6. Получена степенная модель зависимости износа по задней поверхности зубьев метчика \¥ от диаметра инструмента О, частоты вращения п, количества режущих перьев инструмента N и времени работы I. Установлено, что наибольшее влияние на величину износа оказывает частота вращения шпинделя при изменении которой на 200 мин"1 износ режущего инструмента (за время работы равное 30 мин) измениться на 0,025 мм. Изменение диаметра режущего инструмента по стандартному ряду ГОСТ 24705-2004 приводит к изменению величины износа на 0,023 мм.

7. Экспериментально-расчетным путем доказано, что около 70% общей нагрузки распределяются межу первыми четырьмя витками, что позволило описать процесс разрушения болтового соединения.

8. Получена зависимость предельной нагрузки, воспринимаемой соединением, от диаметра отверстия под резьбу.

9. Получена зависимость изменения крутящего момента от диаметра используемого инструмента и частоты вращения шпинделя станка. Установлено, что наибольшее влияние на величину крутящего момента при резьбо-нарезании оказывает диаметр РИ при увеличении которого на 1 мм. крутящий момент увеличивается среднем на 0,7 Нм. Увеличение частоты вращения шпинделя на 100 мин"1. Приводит к увеличению крутящего момента на 0,5 Нм.

10. Получены соотношения, связывающее величину отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы, наружный, средний диаметры внутренней резьбы и технологические параметры операции. Установлено что, изменение частоты вращения шпинделя станка на 100 мин"1, вызывает изменение величины отклонения от круглости отверстия под нарезание резьбы на 0,074 мм. Увеличение подачи на оборот на 0,01 мм/об. приводит к уменьшению отклонения от круглости на 0,17 мм. Наибольшее влияние на величину отклонения от круглости оказывает диаметр инструмента при уве

180 личении диаметра которого на 0,1 мм. отклонение от круглости увеличивается на 0,14 мм.

11. Получено соотношение описывающее зависимость несущей способности соединения от режимов резания.

12. Получена зависимость описывающая приращение массового износа при нарезании внутренней резьбы в композиционном материале марки КППН. Установлено, что относительная погрешность между эмпирическими и численными результатами не превышает 15%.

13. Получена зависимость описывающая изменение крутящего момента в зависимости от величины массового износа инструмента.

14. С помощью метода И-ИЛИ графа разработаны конструкции метчика: «Метчик для нарезания резьбы в глухих отверстиях» (заявка на изобретение 2010104424 Российская Федерация, МПК7 В 23 в 5/06 от 08.02.2010), «Метчик» (Заявка на изобретение 2010129124 Российская Федерация, МПК7 В 23 в 5/06 от 13.07.2010), «Метчик» (Заявка на полезную модель 2010110174 Российская Федерация, МПК7 В 23 в 5/06 от 05.05.2010), позволяющие увеличить период стойкости метчика и повысить качество резьбы в композиционных материалах.

15. Разработана база данных, автоматизирующая процесс выбора осевого режущего инструмента для обработки ВКПМ и позволяющая повысить качество изготовления резьбовых соединений за счет улучшений условий резания и повышения стойкости инструмента (Свидетельство Роспатента № 2009620047 об официальной регистрации базы данных).

16. Разработанная методика оптимизации режимов резания, на основе математической модели расчета погрешности обработки отверстий с учетом физико-механических свойств материала и технологических параметров операции, может быть использована как элемент автоматизированной системы технологической подготовки производства деталей из ВКПМ, имеющих в конструкции резьбовые соединения.

17. Предлагаемая методика оптимизации режимов резания позволяет повысить несущую способность резьбового соединения на 30-45% (за 100% принимается изменение несущей способности при переходе от одного диаметра к другому по стандартному ряду ГОСТ 24705 - 2004).

18. Разработанная методика внедрена на этапе технологической подготовки производства в ЗАО НПП «АЛТИК». Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 185 тыс. рублей.

1. Алямовский A. A. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК Пресс, 2004. - 432 с.

2. Аверченков В. И. Горленко О. А. Ильицкий В. Б. Польский Е. А. Тотай А. В. Чистов В. Ф. Технология машиностроения: Сборник задач и упражнений: Учеб. пособие. Изд. 2-е. М.: ИНФРА-М, 2006. - 228 с.

3. Алмазный инструмент для обработки стеклопластиков. C.B. Егоров, Н.И. Никулин, Д.В. Краснов и др. // Станки и инструменты, 1971. №2. С. 36.

4. Автоматизация проектирование технологии в машиностроении / Б. Е. Че-лищев, И. В. Боброва, А. Гонсалес-Саббатер; Под ред. акад. Н. Г. Бруевича. -М.: Машиностроение, 1987. 264 с.

5. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) / А. И. Половинкин, Н. К. Бобков, Г. Я. Буш и др.; Под ред. А. И. Половинкина. М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

6. Алексеева Э. М., Дмитриев В. А., Токарев А. А. Обработка тонких деталей из стекловолокнита. // Станки и инструменты, 1971. №7. С. 39-40.

7. Адлер Ю. П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971. - 283 с.

8. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

9. Боровиков А. А. Математическая статистика. Новосибирск: Наука; Изд-во ин-та математики, 1997. - 772 с.

10. Бешелев А. И. Экспертные оценки. М.: Высш.шк, 1974. - 431 с.

11. Базров Б. М. Технологические основы проектирования самоподнастраи-вающихся станков. М.: Машиностроение, 1978. - 215 с.

12. Базров Б. М. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 2005. 736 с.

13. Балакшин Б. С. Новые принципы наладки и подналадки технологических процессов. // Вестник машиностроения, 1957. № 1. — С. 58-61.

14. Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. - 559 с.

15. Брага В.В., Вдовенко JI.A., Савичев Г. Д. и др. Автоматизированные системы управления предприятиями. / Под ред. Титаренко Г. А. М.: Финансы и статистика, 1983. - 263 с.

16. Баранчиков В. И., Тарапанов А. С., Харламов Г. А. Обработка специальных материалов в машиностроении: Справочник. Библиотека технолога. -М.: Машиностроение, 2002. 264 с.

17. Богданов В. М. Износ резцов при точении пластмасс. // Станки и инструменты, 1970, №3. С. 27-29.

18. Биргер И. А. Иосилевич Г. Б. Резьбовые и фланцевые соединения. М.: Машиностроение, 1990. - 368 с.

19. Болдырев И. С. Совершенствование методики расчета точности обработки резьбы метчиками на основе дискретного твердотельного моделирования. Диссертация на соискание ученой степени к. т. н. Челябинск.: ЮУГУ, 2005. -174 с.

20. Басов К. А. Ашув в примерах и задачах. / Под общ. ред. Красовского Д. Г. М.: Компьютер пресс, 2002. - 224 с.

21. Берж К. Теория графов и ее приложения. М.: Главная редакция физико-математической литературы, 1962. - 318 с.

22. Буловский П. И., Петрова Н. А. Механическая обработка стеклопластиков. -Л.: Машиностроение, 1969. 152 с.

23. Болтон У. Конструкционные материалы: металлы, сплавы, полимеры, керамика, композиты: Карманный справочник / Пер. с англ. М.: Додэка - XXI, 2004. - 320 с.

24. Вадачкория В. И. Исследование обрабатываемости пластмасс резанием. -Тбилиси: изд-во ГрПИ им. В. И. Ленина, 1969. 87 с.

25. Вадачкория В. И. Температурные режимы при резании пластмасс. // Пластические массы, 1962, №6. С. 27-31.

26. Васильев В. В. Механика конструкций из композиционных материалов. -М.: Машиностроение, 1988. 207 с.

27. Воробей В. В., Маркин В. Б. Основы технологии и проектирования корпусов ракетных двигателей. Новосибирск: Наука, 2003. - 164 с.

28. Васин Л. А., Федин Е. И., Ямникова О. А. Математическая модель силы резания с учетом колебаний подсистем инструмент-заготовка. // СТИН, 1998, № 8. С. 8.

29. Васин С. А., Анцев В. Ю., Иноземцев А. Н., Пасько Н. И. Автоматизированная экспресс-оценка трудоемкости обработки деталей. // СТИН, 2000, № 10.-С. 9.

30. Горяинова А. В. Стеклопластики в машиностроении. М.: Машгиз, 1961. -215 с.

31. Горяинова А. В. Стеклопластики в машиностроении. М.: Машгиз, 1961. -215 с.

32. Горанский Г. К., Бендерова Ю. И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. Л.: Машиностроение, 1981. - 456 с.

33. Грановский Г. П., Грановский В. Г. Резание металлов: Учебник для ма-шиностр. и приборостр. спец. вузов. М.:Высш.шк.,1985. - 304 с.

34. Гречишников В. А, Лукина С. В. Автоматизированное проектирование и прогрессивные конструкции режущего инструмента. // СТИН, 2000. № 9. С. 30.

35. Гольденблат И. И. Бажанов В. Л. Копнов В. А. Пластинки и оболочки из стеклопластиков. М.: Высшая школа, 1970. - 402 с.

36. Дегтярев А. Ф. Материалы. Зарубежные аналоги. Справочник // Инженерный журнал, 2003. №1.

37. Дрожжин В. И., Сустан П. И. Качество обработки и прочность слоистых пластиков. // Станки и режущие инструменты, 1969. №10. С. 15-16.

38. Дрожжин В. И. О контакте поверхности инструмента с пластмассой при резании. // Резание и инструмент, 1970. №2. С. 59-66.

39. Дрожжин В. И. Физические особенности и закономерности процесса резания слоистых пластмасс. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д. т. н. Харьков: ХПИ, 1982. - 32 с.

40. Дуев А. М. Механическая обработка изделий из пластмасс. // Пластические массы,1962. №5. С. 67-70.

41. Дальский А. М., Васильев А. С., Кондаков А. И. Технологическое наследование и направленное формирование эксплутационных свойств изделий машиностроения. // Известия вузов. Машиностроение, 1996. №10-12. С. 70 -76.

42. Дворянкин А. М., Половинкин А. И., Соболев А. Н. Методы синтеза технических решений. М.: Наука, 1977. - 103 с.

43. Джонс Кр. Дж. Методы проектирования. / Пер. с англ. -2-е изд., доп. М.: Мир, 1986.-326 с.

44. Дунин-Барковский И. В., Карташева А. Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978. -232 с.

45. Душинский В. В., Пуховский Е. С., Радченко С. Г. Оптимизация технологических процессов в машиностроении. Киев: Техшка, 1977. - 176 с.

46. Дворецкий Ф. Г. Пластмассы в машиностроении. — М.: Машгиз, 1965. -271 с.

47. Евланов М. Г., Кутузов В. А. Экспертные оценки в управлении. М.: Экономика, 1978. - 133 с.

48. Евстегнеева О. Н. Повышение надежности работы метчиков при нарезании резьб в глухих отверстиях конструкционно-технологическими методами. Диссертация на соискание степени к. т. н. М.: 2003. - 138 с.

49. Евстегнеева О. Н. Исследование способов снижения влияния причин поломок метчиков при работе в глухих отверстиях. // Сб. Статей. II Всероссийская научно-практическая конференция "Инновации в машиностроении", -Пенза: 2002.-С. 144-146.

50. Егоров С. В. Обработка пластмасс резцами с керамическими пластинками. // Станки и инструмент, 1953. №10. С. 25-27.

51. Егоров С. В. Обработка резанием конструкционных пластмасс. // Труды МАИ им. С. Орджоникидзе, 1955. №44. С. 221-222.

52. Егоров С. В. Обработка резанием конструкционных пластмасс. М.: Оборонгиз, 1955.- 115 с.

53. Егоров С. В. Режимы резания и геометрия инструмента для обработки пластмасс, применяемых в машиностроении. М.: ВНИИ, 1956. - 48 с.

54. Егоров С. В. Режимы резания и геометрия инструмента для обработки пластмасс. М.: ВИНИТИ, 1957. - 41 с.

55. Егоров С. В. Силы резания при обработке конструкционных пластмасс. / В кн. Обработка металлов и пластмасс резанием. М.: Машгиз, 1955. №10. -С. 35-44.

56. Егоров С. В. и др. Алмазный инструмент для обработки стеклопластиков. // Станки и инструмент, 1971. №2. С. 25-27.

57. Ерохин А. А. Обработка резанием стеклопластиков. / В кн.: Высокопроизводительное резание в машиностроении. М.: Наука, 1966. - С. 48-54.

58. Захаренко И. П., Федосеев Л. А., Юркевич Ю. В. Обработка стеклопластика твердосплавным инструментом. // Машиностроитель, 1966. №1. С. 29-30.

59. Захаров В. И., Альтфельд Г. И. Обработка стеклопластмасс резанием. // Труды ЛМИ, 1964. №38. С. 18-21.

60. Инструмент, режущий для обработки термореактивных пластмасс. Фрезы отрезные. МН3638-62, МН3646-62, РТМ59-62, РТМ60-62. М.: Стандартгиз, 1963.

61. Исаев А. И. Обработка резанием конструкционных пластмасс. Москва-Свердловск: Машгиз, 1944. - 40 с.

62. Исаев А. И. Обработка резанием конструкционных пластмасс. / В кн.: Энциклопедический справочник: Машиностроение. М.: Машгиз, 1947. - С. 700-708.

63. Исаев А. И. Обработка пластических масс резанием. / В кн.: Пластические массы в машиностроении. М.: Академгиз, 1955. - С. 178-190.

64. Каменецкий Е. И., Дрозденко В. М., Нехай В. А. Обработка неметаллических деталей. // Машиностроитель, 1971. №9. С. 30-31.

65. Каплун А. Б. Морозов Е. М. Олферьева М. А. АпБуз в руках инженера: Практическое руководство. М.: Едиториал УРСС, 2003. - 272 с.

66. Кестельман Н. Я., Кестельман В. Н. Влияние режимов резания при точении на чистоту поверхности деталей из пластмасс. // Изд. Вузов. Машиностроение, 1964. №9. С. 167-179.

67. Киселева Б. А. Стеклопластики. М.: Госхимиздат, 1961. - 240 с.

68. Козин Б. Г. Третьяков В. Б. Резьбообработка. Справочник. М.: Машгиз, 1963.- 102 с.

69. Кабалдин Ю. Г., Бурков А. А., Семибратов М. В., Александров А. А. Динамическая модель процесса резания. // Вестник машиностроения, 2001. № 11.-С. 67-69.

70. Клебанов Я. М. Давыдов А. Н. Биткина Е. В. Методика расчета напряженно-деформированного состояния композиционных материалов. // Апзу5Ас1уап1а§е, 2008. №8. С. 11-15.

71. Ковшов Е. Е., Фролов А. В. Применение баз данных при комплексной диагностике металлорежущего оборудования. // СТИН, 2000. № 5. С. 8.

72. Колесов И. М. Технология машиностроения. М.: Машиностроение, 1998.-496 с.

73. Кобаяши А. А. Обработка пластмасс резанием. М.: Машиностроение, 1974.- 192 с.

74. Контев Д. В. Обеспылевание процессов обработки малогабаритных изделий из стеклопластиков. М.: Машиностроение, 1973. - 88 с.

75. Курис И. М., Трембовецкий А. И., Сидоренко В. А. Обработка стеклопластиков алмазным инструментом. Киев: Киев, 1977. - 181 с.

76. Куликов В. В. Режущий инструмент для механической обработки термореактивных пластмасс. М.: ГОСИНТИ, 1966. №10. - С. 31-35.

77. Лопухов В. Л. Новые конструкции метчиков для нарезания точных резьб. // Станки и инструмент, 1975. №12. С. 16-17.

78. Лехницкий С. Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977. -408 С.

79. Малкин А. Я., Руднев А. В, Колодев А. А. Механическая обработка стеклопластиков. / В кн.: Обработка пластмассы в машиностроении. М.: Наука, 1968.-С. 73-85.

80. Мамиконов А. Г. Теоретические основы автоматизированного управления. М.: Высшая школа, 1994.

81. Механическая обработка стеклопластиков. Под ред. канд. техн. наук П. К. Имшеника. М.: Наука, 1965. - 81 с.

82. Мирнов И. Я., Щуров И. А., Болдырев И. С., Попов М. Ю. Численное моделирование процесса резания и инструмента. // Технологические системы в машиностроении. Тула: ТулГУ, 2002. - С. 57-62.

83. Мухин В. И. Исследование систем управления. Учебник. М.: Экзамен, 2002. - 384 с.

84. Мыльник В. В., Титаренко Б. П., Волочиенко В. А. Исследование систем управления: Учебное пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Академический проспект, - Екатеринбург: Деловая книга, 2003. - 352 с.

85. Норри Д. Введение в метод конечных элементов / Пер с англ. М.: Мир, 1981.-304 с.

86. Мордвин А. П., Ершов Е. М., Давиденко В. И. Механическая обработка стеклопластиков, полученных методом намотки. М.: ЛДНТП, 1966. - 39 с.

87. Никитин А. И. Исследование процесса нарезания метчиками внутренней резьбы повышенной точности в сплавах тала силумин. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. М.: 1954.

88. Никитин А. П. Механическая обработка стеклопластиков алмазным инструментом. М.: ЛДНТП, 1968. - 20 с.

89. Обработка стеклопластиков алмазным инструментом / И. М. Курис. А. Н. Трембовецкий и др. / В кн.: Синтетические алмазы ключ к техническому прогрессу. - Киев: Наукова думка, 1977. - С. 181-183.

90. Общемашиностроительные нормативы режимов резания, норм износа и расхода резцов, сверл и фрез при обработке неметаллических конструкционных материалов (пластмасс). М.: НИИмаш, 1962. - 144 с.

91. Окунь А. Г. Изнашиваемость режущего инструмента при механической обработке пластмасс. / В кн.: Применение радиоактивных индикаторов для исследования и контроля износа инструмента. М.: НИИМАШ, 1969. - С.72-88.

92. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов / Е. Я. Юдин, С. В. Белов, С. К. Баланцев и др.; Под ред. Е. Я. Юдина, С. В. Белова 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1983. - 432 с.

93. Оценка эффективности использования инструментальных материалов на основе неорганических порошковых композиций для обработки стеклопластиков. Бокин А. Н., Рогалев С. А., Сидоров П. Н. // Труды пермского ин-та, 1975. С. 23-26.

94. Павловская В. М., Барсуков М. Ф., Рубцов В. Н. О точности обработки пластмасс резанием. / В кн.: Точность и взаимозаменяемость деталей из пластмасс. Л.: Ленинградский технологический институт, 1963. - С. 65-75.

95. Пашко Н. М., Матвеев В. В. Причины низкой долговечности резьбонарезных патронов. / В кн. Исследования в области технологии образования резьб, резьбообразующих инструментов, станков и методов контроля резьб. -Тула: 1981.-С. 100-106.

96. Патент РФ № 2138373, МПК В23С5/06, опубл. 1999.

97. Патент РФ № 2103121, МПК B23G5/06, опубл. 1996.

98. Патент РФ № 2151672, МПК B23G5/06, опубл. 1998.

99. Патент РФ № 2151673, МПК B23G5/06, опубл. 2000.

100. Петрова Н. А. Механическая обработка стеклопластиков. М.: ЛДНТП, 1965.-27 с.

101. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, 1988. - 368 с.

102. Пластики конструкционного назначения. / Под ред. Е. Б. Тростянской -М.: Химия, 1984.-50 с.

103. Прохоров Ю. Я. Механическая обработка стеклопластиков и других неметаллических материалов. М.: МДНТП, 1967. - С. 157-177.

104. Режимы резания и геометрия инструмента для обработки пластмасс, применяемых в станкостроении. / Под ред. канд. техн. наук П. П. Грудова. -М. ЦБТИ, 1956.-48 с.

105. Резников А. Н., Цирулина Е. А. Силы резания и чистота обработанной поверхности при точении пластмассовых изделий повышенной точности. // Пластические массы, 1963. №5. С. 36-40.

106. Режимы резания металлов: Справочник / Ю. Б. Барановский, Л. А. Брахман, Ц. 3. Бродский и др. 3-е изд. перераб. - М.: Машиностроение, 1972. -407 с.

107. Руднев А. В., Королев А. А. Обработка резанием стеклопластиков. М.: Машиностроение, 1969. - 118 с.

108. Степанов А. А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. -176 с.

109. Степанов А. А. Коробенкова Л. И. Качество поверхности при механической обработке стеклопластика. / В кн.: Новые полимерные композиционные материалы в машиностроении М.: ЦП НТО машпрома, 1978. - с. 162-164.

110. Степанов А. А. Коробенкова JI. И. Образцы шероховатости для стеклопластиков. // Информационный листок № 195-76, Л.: Межотрасл. терит. ЦНТИ, 1976.-2 с.

111. Степанов А. А. Влияние механической обработки на прочность изделий из стеклопластиков. // Пластические массы, 1981. №6. С. 39-40.

112. Семко М. Ф., Баскаков И. Г. и др. Механическая обработка пластмасс. -М.: Машиностроение, 1965. 132 с.

113. Семко М. Ф., Сустан Г. К., Дрожжин В. М. Обработка резанием электроизоляционных материалов. М.: Энергия, 1977. - 174 с.

114. Справочник машиностроителя. М.: Машгиз, 1962. - 657 с.

115. Справочник по композиционным материалам. В двух томах. Том 2 / Под ред. Дж. Любина М.: Машиностроение, 1988. - 574 с.

116. Силин С. С. Метод подобия при резании материалов. М.: Машиностроение, 1979. - 152 с.

117. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Том 1 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 656 с.

118. Справочник технолога-машиностроителя. В двух томах. Том 2 / Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 496 с.

119. Тюкаев В. Н. Стекловолокниты. / В кн.: Пластики конструкционного назначения. М.: Химия, 1974. - С. 120-204.

120. Тихомиров Р. А., Николаев В. И. Механическая обработка пластмасс. -Л.: Машиностроение, 1975. 206 с.

121. Тайминге Р. Машиностроение. Разъемные и неразъемные соединения, режущий инструмент: Карманный справочник. / Пер. с англ. 2-е изд. - М.: Додэка-ХХ1, 2008. - 336 с.

122. Усиченко М. В. Регулирование технологических и эксплуатационных свойств в системе пэнд-эпоксидный стеклопластик. Дис. на соискание ученой степени к. т. н. М.: РХТУ, 2004. - 179 с.

123. Фельдштейн Е. Э. Корниевич М. А. Обработка отверстий. Справочник сверловщика. М.: Дизайн ПРО, 2000. - 272 с.

124. Цукерман Л. Т. Механическая обработка пластмасс. / В кн.: Технология машиностроения. М.: ВИНИТИ, 1967. - С. 136-193.

125. Чудновский А. Р., Кестельман Н. Я., Ахмчет JI. С. Изготовление и обработка деталей из пластмасс. М.: Машиностроение, 1967. - 99 с.

126. Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. -640 с.

127. Шпур Г., Краузе Ф. Автоматизированное проектирование в машиностроении. М: Машиностроение, 1988. - 646 с.

128. Штучный Б. П. Обработка резанием пластмасс. М.: Машиностроение, 1974.- 144 с.

129. Штучный Б. П. Точение стеклопластиков. / В кн.: Пути повышения производительности режущего инструмента. М.: МДНТП, 1963. - С. 103-109.

130. Щуров И. А., Загородская С. В., Болдырев И. С. Расчет сил резания на метчиках с использованием дискретной модели // Прогрессивные технологии в машиностроении: Тематический сборник научных трудов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1997. - С. 20-25.

131. Щуров И. А., Попов М. Ю., Болдырев И. С. Расчет напряжений и деформаций метчиков. // Известия Челябинского научного центра, вып. 2. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - С. 50-53.

132. Е. J. A. Armarego. Predictive Modeling of Machining Operations a Means of Bridging the Gap Between Theory and Practice. // CSME Forum SCGM \ Manufacturing Science and Engineering. - Hamilton, Canada, 1996.

133. Strenkowski J. S., Moon K. J. Finite element prediction of chip geometry and tool/workpiece temperature distributions in orthogonal metal cutting. ASME J. Eng. Ind., 1990.