Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение эксплуатационной точности маложестких деталей методом автоматического управления процессом виброобработки

Диссертация: Повышение эксплуатационной точности маложестких деталей методом автоматического управления процессом виброобработки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Особенности геометрии и конструктивных параметров МЖД создают серьезные технологические трудности в производстве. Можно выделить следующие причины этого: а) значительный уровень остаточных напряжений, формируемых на стадии заготовительной технологии и термических операцияхб) влияние технологической наследственности на возможное эксплуатационное коробление деталив) значительные упругие… Читать ещё >

Содержание

  • Основные обозначения и сокращения
  • 1. Анализ современного состояния технологических процессов виброобработки деталей малой жесткости
    • 1. 1. Анализ существующих технологических процессов виброобра’ботки
    • 1. 2. Остаточные напряжения, полученные маложесткими деталями в результате технологии изготовления
    • 1. 3. Технологические процессы, применяемые для стабилизации геометрической формы маложестких заготовок
    • 1. 4. Анализ современных методов и средств виброобработки2 б
  • Цель и задачи работы
  • 2. Разработка математических моделей процессов виброобработки маложестких деталей
    • 2. 1. Расчетные схемы колебаний маложестких валов при виброобработке
    • 2. 2. Разработка математической модели виброобработки как объекта управления
    • 2. 3. Создание динамической модели процесса виброобработки маложесткой детали
  • Выводы по главе
  • 3. Теория повышения эксплуатационной точности готовой детали путем автоматического управления процессом виброобработкиб
    • 3. 1. Теоретическая разработка системы автоматического управления
    • 3. 2. Теоретические исследования процессов релаксации остаточных напряжений при виброобработке
    • 3. 3. Оптимальное (по энергетическому минимуму) управление объектами класса маложесткая деталь типа тел вращения с распределенными параметрами
  • Выводы по главе
  • 4. Экспериментальные исследования точности и размерной стабильности изготовления длинномерной детали с применением технологии виброобработки
  • 4. 1. Специальная установка, оснащённая системой автоматического управления
    • 4. 2. Вибровозбудитель для возмущения изгибных колебаний при виброобработке маложестких деталей
  • 4. 3.Экспериментальная установка с использованием температурного диагностического контура для контроля процесса виброобработки
    • 4. 4. Экспериментальное исследование влияния САУ на спектры собственных колебаний МЖД
    • 4. 5. Экспериментальные исследования влияния САУ на эксплуатационную точность виброобрабатываемых деталей и на уровень остаточных напряжений в материале деталей
  • Выводы по главе

Повышение эксплуатационной точности маложестких деталей методом автоматического управления процессом виброобработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В современном машиностроении большое внимание уделяется технологии изготовления ответственных маложестких деталей (МЖД) типа «вал». Многие современные машины, агрегаты и приборы предусматривают использование, в своем составе таких деталей. Такие детали зачастую лимитируют межремонтные, межсервисные и ресурсные интервалы изделий. В настоящее время машиностроительное производство в России наращивает объем выпуска МЖД, что обусловлено совершенствованием прочностных расчетов, оптимизацией форм и конструкций деталей, снижением металлоемкости изделий и все возрастающей потребностью в прецизионных машинах.

Особенности геометрии и конструктивных параметров МЖД создают серьезные технологические трудности в производстве. Можно выделить следующие причины этого: а) значительный уровень остаточных напряжений, формируемых на стадии заготовительной технологии и термических операцияхб) влияние технологической наследственности на возможное эксплуатационное коробление деталив) значительные упругие и пластические деформации на всех стадиях механической обработки, сборки и эксплуатации деталейг) малая термоустойчивость деталей. Действие перечисленных факторов при изготовлении МЖД приводит к значительным погрешностям формы и размеров деталей, поверхностным дефектам, снижению производительности из-за ограничения режимов резания и, в конечном счете, к снижению эксплуатационной надежности МЖД.

Анализ технологии изготовления МЖД в условиях единичного и мелкосерийного производств показал, что практикуется ввод операций ручной доводки и применение нескольких дорогостоящих термических искусственностарильных операций для обеспечения заданных параметров детали. Такой путь существенно увеличивает трудоемкость обработки и не гарантирует требуемое качество изделий. Поэтому совершенствование операций искусственностарильной группы в технологии изготовления МЖД является важной задачей, повышающей эффективность производства и качество продукции машиностроения.

Повышение эффективности и производительности технологии виброобработки (ВИО), которая относится к группе искусственностарильных операций способствует улучшению эксплуатационных свойств МЖД, частичному или полному устранению пригоночных работ, возможности интенсификации режимов резания на последующих механических операциях. Это, в свою очередь, снижает трудоемкость изготовления деталей и сборки машин, увеличивает их надежность.

Достижения российских и зарубежных ученых [62, 63, бб] в вопросах повышения производительности, эффективности и качества виброобработки, а также результаты промышленного их использования показывают, что основными направлениями интенсификации технологии ВИО являются: создание прогрессивных конструкций механических, электромеханических, электрических и ультразвуковых вибровозбудителей, характеризуемых широким диапазоном создаваемых частот и усилий, технологичностью сопряжения с обрабатываемыми деталями, относительно низкой себестоимостьюсоздание новых способов ВИО/ таких, как способы воздействия на МЖД знакопеременными крутящим моментом и продольной силойсоздание систем автоматического управления (САУ) процессами ВИО, что позволяет создавать в детали равномерное напряженное состояние требуемого уровня, что в конечном итоге повышает производительность, эффективность процесса и качество получаемых деталей.

Значительный вклад внесли ученые — авторы публикаций [27, 41, 43, 58]. Ими предложен ряд способов ВИО МЖД и разработаны конструкции устройств для реализации этих способов. Однако, проблема создания оптимального технологического процесса ВИО при обработке маложестких деталей с отношением длин к поперечным сечениям больше десяти не решена в полной мере. В частности, применяемые вибровозбудители характеризуются малым ресурсом и низкой надежностью работы, а большинство предлагаемых способов не дают удовлетворительных решений для случаев обработки маложестких ступенчатых валов из коррозионостойких материалов. Можно сказать и об отсутствии предложений на современном рынке технологий систем автоматического управления ВИО, позволяющих в полной мере использовать все преимущества этого метода искусственного старения.

Работа состоит из четырех глав, выводов и приложения.

В первой главе дан обзор существующих технологических методов ВИО деталей малой жесткости, представлено обоснование необходимости совершенствования технологии ввиду значительного уровня остаточных напряжений МЖД, рассмотрены основные технологические приемы искусственного старения, проведен анализ существующих методов и средств ВИО.

Во второй главе разработаны математические модели процессов ВИО, составлены расчетные схемы процесса, описаны колебательные системы при виброобработке.

В третьей главе приведены теоретические разработки системы автоматического управления применительно к технологии ВИО, изучено влияние управления на релаксационные процессы, происходящие в материале.

В четвертой главе даны экспериментальные исследования процессов ВИО, рассмотрена экспериментальная установка, ее функциональные схемы и алгоритм работы с применением автоматической системы управления процессом, показаны результаты. экспериментальных и промышленных исследований.

В конце диссертационной работы сформированы общие выводы и намечены пути для дальнейших исследований и разработок в области технологии виброобработки МЖД.

В приложении приведены методики проведения эксперимента, описания разработанных контрольных устройств и акты внедрения.

Основные результаты, полученные в ходе диссертационной работы, приводятся ниже:

1. Построена математическая модель процесса виброобработки маложестких деталей.

2.Проведено аналитическое исследование влияния неравномерности остаточных напряжений на стабильность размеров МЖД.

3. Аналитически разработана система автоматического управления процессом виброобработки.

4. Исследовано влияние изгибных, крутильных и продольных колебаний на уровень остаточных напряжений и геометрическую точность МЖД.

5. Разработана, изготовлена и внедрена установка, оснащенная автоматической системой управления процессом виброобработки'.

6. Обоснованы и положены в основу работы САУ новые принципы формирования напряженно — деформированного состояния материала в процессе вибровоздействия.

7.Экспериментально изучено влияние режимов виброобработки и различных форм колебаний МЖД на уровень и неравномерность остаточных напряжений по всей длине детали.

8. Решена задача расстановки в процессе виброобработки опор и вибровозбудителя при колебаниях на одной из собственных форм изгибных колебаний.

9. Предложена промышленно применимая конструкция дебалансного вибровозбудителя, обладающая технологичностью регулировок и повышенным по сравнению с аналогами ресурсом.

10. Предложен новый способ виброобработки маложестких длинномерных ' деталей с воздействием комплексных колебаний. Для реализации способа предложена оригинальная конструкция кулачкового вибровозбудителя.

11. Проведено количественное сравнение показателей эксплуатационной точности маложестких деталей, которое свидетельствует об эффективности предложенных подходов, моделей и алгоритмов и перспективности внедрения предлагаемой системы на отечественных предприятиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И.В. Справочник по расчету собственных колебаний упругих систем. М.-JI. :ГИТТЛ, 1946.
  2. М.А. Упрочнение деталей машин.-М.:Машиностроение, 1978 184 стр.
  3. Г. С., Табачников П. И. Технология производства валов. М. — Л.:Машгиз, 1961 — 250 стр.
  4. М.А. Методы определения внутренних напряжений в деталях машин. М. :Издательство АН СССР, 1955 -132 с.
  5. .М. Технологические основы проектирования самоподнастраивающихся станков. М.: Машиностроение, 1978. — 216 с.
  6. Д.Я., Перминов М. Д. Исследование динамических свойств упругих систем машин и конструкций с помощью амплитудно фазовых характеристик. /Динамика машин. — М.:1969.-432 с.
  7. В.Н., Захаров О. Е. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. Машиностроение, 1966.-326 с.
  8. Ю. А., Ушаков Б. К., Секей А. Г. Технология термической обработки стали. М. Металлургия, 198 6. -424 с.
  9. Г. С., Табачников П. Н. Технология производства валов. М.: Машгиз, 1961.-250 с.
  10. И. А. Остаточные напряжения. Машгиз, 1963.-232 с.
  11. Р., Бемер 3., Гюнтер Д. Бернштейн М. JI. (ред.). Технология термической обработки стали. Лейпциг, 1976. Пер. с нем. М. Металлургия, 1981. 608 с.
  12. Д. Р. Теория линейной вязкоупругости. М. Мир, 1965.-137 с.
  13. В. Ф., Тихомирова И. О. Расчёт остаточных напряжений в поверхностном слое деталей при механической обработке с учётом структурно-фазовых превращений // Вестник машиностроения. 1993, № 5 — 6. -с. 22−24.
  14. А. В., Драчёв О. И. Повышение точности обработки длинномерных маложёстких деталей путём автоматического регулирования. //Юбилейная научно-техническая конференция. Тольятти, 1997. с. 59−60.
  15. А. В. Повышение точности обработки и стабильности форм маложёстких длинномерных деталей путём автоматического управления // Диссертация на соискание учёной степени к. т. н. Тольятти, 1999.
  16. В. М., Васильев А. С., Деев О. М и др. Технология машиностроения: в 2. т. Т. 2/ под ред. Г. Н. Мельникова. -«М. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001. -640 с.
  17. . и Уэйнер Д. Теория температурных напряжений. М. :Мир, 1964.-212 с.
  18. В.Г. Математические методы оптимального управления. М.:Наука, 1969, 408 с.
  19. A.M., Гецов Л. Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. М.:Металлургия, 1972.-304 с.
  20. Д., Ландау Г. Температурные напряжения в упругопластических телах. /Пластичность и термопластичность.-Библ. сб. Механика.-М.:ИЛ, 1962.-89 с.
  21. Вибрации в технике/Под. Ред. В. В. Болотина. М.:Машиностроение, т.1 1978−352 с.
  22. Вибрации в технике/Под. Ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. М.:Машиностроение, т. З — 1 980 544 с.
  23. Вибрации в технике/Под. Ред. К. В. Фролова. М.:Машиностроение, т.6 1981−456 с.
  24. Ю.Н. Равнодействующая технологических остаточных напряжений в поверхностном слое и ее применение для оценки влияния условий обработки на коробление деталей /Оптимизация технологических процессов по критериям.-М.:Наука. 1987.-115 с.
  25. А.С. Устойчивость деформируемых систем. -М.:Наука, 1967−213с.
  26. А.А. Основы теории автоматического управления. ч. Ш.-Л.: Энергия, 1970.-328с.
  27. Я.Е. Диффузионная зона. М.: Наука, 1975.-344с.
  28. Л.А. Методы определения остаточных напряжений /Труды Ленинградского инженерно технического института. Издательство Ленинградского университета. Вып. 30./ Л., 1960.-58−98с.
  29. .Е. температурные напряжения. М.ИЛ. 1959.-220с
  30. О., Зако Г. Введение в теорию пластичности для инженеров. М.:Машгиз 1960.-496с., ил.
  31. Г. И. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов. М. Машиностроение, 1971 — 120 стр.
  32. Гуляев' А. П. Термическая обработка стали., -М.: Машгиз 1960.-496с., ил.
  33. А.Ф. Изгибные колебания деталей и узлов авиационных газотурбинных двигателей.-М.: Оборониздат, 1959.-86с.
  34. И.А., Чучман Т. Н. Влияние температуры на диаграммы сжатия металлов.// Физика металлов и металловедение, 1960 т9, вып. 5−741−750.
  35. И.А. Об остаточных напряжениях // Заводская лаборатория. М.: 1935. т4 -№ 6 688−698с.
  36. A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. -М.: Машиностроение, 1975.-23с.
  37. В.А., Бунтов В. Н. Увеличение ресурса машин технологическими методами. -М.: Машиностроение. 1978.-214с.
  38. О.И., Равва Ж. С. Адаптивное управление колебаниями при продольном точении // Информационное обеспечение, адаптация, динамика и прочность систем -74.-Куйбышев, 197 5. 16с.
  39. О.И., Равва Ж. С., Скиданенко В. И. Управление уровнем относительных колебаний и процессов резания // Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок. -Куйбышев, 1975. -вып.б -53−62с.
  40. О.И. Автоматическая система стабилизации геометрических форм маложестких деталей при термомеханической обработке, -Куйбышев: Тр. КПтИ, 1990. -129−142с.
  41. О.И. Автоматическая система управления обработки маложестких деталей // Алгоритмы и системы управления промышленными установками в машиностроении. -Куйбышев КПтИ, 1986. -181−196с.
  42. О. И. Повышение точности обработки на токарных станках путём автоматического управления относительными колебаниями инструмент-заготовка и положением оси детали // Диссертация на соискание учёной степени к. т. н. Тольятти, 1975.
  43. О. И., Иванов О. И. Новые способы обработки маложёстких осесимметричных деталей // Сборник трудов Всесоюзной научно-технической конференции «Интенсификация технологических процессов механической обработки. Ленинград, 1986. — с. 123 — 124.
  44. О. И., Иванов О. И. К вопросу об оптимальном управлении демпфированием колебаний стержней с использованием принципа максимума Понтрягина. Сб. Технология и автоматизация машиностроения, № 46. — Киев: Техника, 1989. — 140 с.
  45. О. И., Иванов О. И. Определение динамических характеристик процесса обработки нежестких деталей, рассматриваемых как объекты с распределенными параметрами. • Куйбышев: Динамика станков: Тез. докл. Всесоюзной науч.-техн. конф., 1984. — с. 62−63.
  46. О. И., Иванов О. И. Некоторые вопросы расчетов динамических характеристик процесса механической обработки маложестких деталей на станках с ЧПУ. Куйбышев: Динамика станков с ЧПУ, 198 6. — с. 100 — 108.
  47. К. В. Основы теории автоматического регулирования. М. Энергия, 1967. — 648 с.
  48. Иванов.О. И. Повышение точности и производительности обработки маложёстких деталей типа тел вращения путём автоматического управления упругими перемещениями технологической системы // Диссертация на соискание учёной степени к. т. н. Тольятти, 1990
  49. JT.H. Основы учения о пластической деформации. М.: Машиностроение, 1980.- 150с.
  50. . А., Папшев Д. Д., Колесников Б. И., Моренков Н. И. Повышение выносливости и надёжности деталей машин и механизмов. Куйбышевское книжное издательство, 1966. — 223 с.
  51. С. А., Смирнов А. И., Певзнер Л. М. Влияние деформационного старения на поведение высокопрочных сталей при двухосном растяжении// Известия вузов. Машиностроение. 1969. — № 2. — с. 51−57.
  52. О. А. Пластичность и сверхпластичность металлов. -М.: Металлургия, 1975. -280с.
  53. Кельзон, Журавлев Ю. Н., Январов Н. В. Расчет и конструирование роторных машин. М.: Машиностроение 1977. -279с.
  54. В.Л. Пластичность и разрушение. -/ М.: Металлургия 1977. -217с.
  55. О.Ю. Стабилизация размеров чугунных отливок. -Москва, Машиностроение. 1974.-213 с.
  56. Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. -М.: Машиностроение, 1976.-120 с.
  57. А.А. Технология механической обработки. -Л.: Машиностроение, 1977. -464с.
  58. Е.Н. исследование пластического изгиба // Труды ЦНИИТМАШ, -М.: Машгиз, 1954. Кн.62−65с.
  59. Остаточные, технологические напряжения // Тр. 2 Всесоюзного симпозиума. -И.: 1985. -390с.
  60. Отчет инв. М3984 698. Сжатие внутренних напряжений и стабилизация формы сварных и литейных деталей вибрационной обработкой. Куйбышев 1980.
  61. Н.А. Исследование холодной и горячей правки металла. М.:Машгиз, 1953 — 98 стр.
  62. Н.Г. Введение и теория механических колебаний. -М.: Наука, 1971. -310с.
  63. В.Н., Ковтун А. А., Рогов Ю. Н. Исследование остаточных напряжений при изгибе: /гибка металлов/ // изв. ВУЗов. Черная металлургия. -1987. № 2 61 -63с.
  64. Г. С. Колебания механических систем с учетом несовершенной упругости материала. -Киев.: АН УССР, 1970. -379с.
  65. Г. С., Яковлев А. Г., Матвеев В. В. Справочник по сопротивлению материалов. Киев: Наукова думка, 1975 — 7 03 стр.
  66. B.C., Вержбинская П. И. Снижение остаточных напряжений вибрационной обработкой, -Технология, организация и механизация сварочного производства НИИ-ФОРМТЯЖМАШ, 1972. -379с.
  67. А.А., Няшин Ю. Н. Трусов П.В. Остаточные напряжения, теория и приложения. -М.: Наукова думка, 1982. -291с.
  68. Прохаская и др. Понижение напряжений без термообработки. Пер. с венгерского №Ц 53 000, М.: Всесоюзный центр переводов. 1975. -161с.
  69. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Том 2 / под ред. И. А. Биргера и Я.Г. Панов-ко. -М.: Машиностроение 1968. -4 64с.
  70. А., Берри Б. Релаксационные явления в кристаллах. Пер. С англ. Под ред. Э. М. Надгорного, Я. М. Сойфера. М., Атомиздат, 1975. 472 с.
  71. Релаксационные явления в твердых телах. Труды 4-ой всесоюзной конференции / воронежский политехнический институт. -М.: Металлургия, 1968. -694с.
  72. В. Д. Структурная наследственность в стали. -М.: Металлургия, 1973. -208с.
  73. А.З., Сонин A.M., Правка листового и сортового металла. М. :Металлургия, 1961 — 124 стр.
  74. Сопротивление материалов. Под ред. Писаренко, 4-е издание переработанное, Киев, Вища школа, 1979−194 стр.
  75. А.Н., Зудов Е. Г., Киричков А. А., Пет-черенко Ю.П. Остаточные напряжения в профилях и способы их снижения. // Под ред. Полухина П. И. -М.: Металлургия, 1985. -185с.
  76. Справочник машиностроителя. Под ред. Сашеля Э. А., т. 3, М. :Машиностроение, 1964.
  77. Технологические остаточные напряжения/ Под ред. А. В. Подзея. М.: Машиностроение, 1973, -216 с.
  78. С. П. Колебания в инженерном деле. -М.: Наука, 1967. 444 с.
  79. С. П. Сопротивление металлов. Т.2, ОТИЗ 1946, 456 с.
  80. В. А. Оптимальные процессы колебаний механических систем. JI.: Машиностроение, 1976. — 248 с.
  81. Уменьшение механических напряжений и стабилизации металла с помощью вибрации. Пер. с англ. №Ц-3354 0. -М.: Всесоюзный центр переводов, 1974. 425 с.
  82. А. П. Колебание деформируемых систем.-М.: Машиностроение, 1970. 736 с.
  83. Я. Б. Механические свойства металлов. Часть 1. 3- Изд. перераб. и допл. — М.: Машиностроение 1974 — 472 с.
  84. Г. П. Влияние остаточных напряжений в заготовке на погрешность формы маложестких деталей типа пластин// Совершен.технолог. процессов машиностроения. Иркутск, 1987. — 137−140 с.
  85. П. И., Рыжов Э. В., Аверченков В. И. Технологическая наследственность в машиностроении. -М.: Наука и техника, 1977.-170 с.
  86. П. И., Скорынин Ю. В. Технологическая и эксплуатационная наследственность и ее влияние на долговечность машин. Минск: Наука и техника, 1978. — 246 с.
  87. Авторское свидетельство СССР № А. С № 3 532 245- МКИ В23Р25/00, В23К5/213, 9/235 В. Г. Горенко, П. В. Русаков, Л. П. Пилипчик, Н. Б. Закута, Способ виброобработки детали, 1987.
  88. Авторское свидетельство СССр № 134 4 4 55
  89. МКИ B21D3/16, В23Р25/00 О. И. Драчев, В. В. Акимов и А.В. Клементьев- Способ стабилизации формы осесимметричных деталей, 1987.
  90. Israel A., Benedek J. Instability parameter for machined parts // Frans ASME. Journal of Engineering for Industry, 1983, № 3. p. 133 — 136.
  91. Ding Jianguo. Optimization of turning conditions for slender work pieces // Acta Armamentary, 1990, № 2. p. 92 — 96.
  92. Katz R., Lee C. W., Ulsoy A. G., Scott R. A. Turning of slender work pieces: modeling and experiments // Mechanical Systems and Signal Process. -1989, № 2. p. — 195 — 205.
  93. Grasserbauer M., Wegscheider W. Progress in Materils Analysis. Wien, New York: Springer — Verlag, 1985. — 380 p.
  94. Bowden F. R., Tabor D. The area of contact between stationary and between moving surfaces // Project of Royal Society, Ser. A, 1969, № 3.
  95. Komkov V. The optimal control of vibrating thin plates. SIAM. J. on Control, 1970, № 2. p. 273 — 304.
  96. Roven H. J., Nes E. Cyclic deformation of ferritic steel. Stress-strain response and structure evolution // Acta Metallurgica et Materialia, 1991, № 8.p. 1719 1733.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!