Основы технологического обеспечения полной взаимозаменяемости ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М в условиях серийной организации производства без привлечения дополнительных капитальных затрат

Название темы у специалиста, читающего материалы представленной нами диссертации, наверное, вызовет некоторое недоумение. Ведь всем известно, что именно на Тульском оружейном заводе около 300 лет тому назад впервые в мире было организовано взаимозаменяемое производство боевых ружей для Русской армии. Это явилось прямым следствием неукоснительного исполнения указов и предписаний Петра Великого.

Опуская ретроспективные подробности этого великого достижения, отметим только, что оно было основано на строго продуманной системе эталонов деталей и слесарно-опиловочных калибров. То есть задача решалась за счет использования в массовых масштабах ручного труда высококвалифицированных рабочих. Высокое качество ручного труда явилось источником славы Тульских оружейников. Но, как это часто бывало (и бывает) в истории техники, оно же и явилось своего рода тормозом развития техники и технологии оружейного производства, в котором современные достижения в области механической обработки на станках получили лишь ограниченное применение. И в этом отношении оружейному производству все время приходилось догонять передовые отрасли машиностроения [2, 10].

Возвращаясь к взаимозаменяемости, следует отметить, что при высоких точностях и эксплуатационных требованиях достижение взаимозаменяемости требует очень больших первоначальных затрат, а иногда и просто невозможно. Даже в таком высокоразвитом производстве, как автомобильное (его обычно приводят как эталон для сравнения) не решена проблема взаимозаменяемости зубчатых колес главной передачи. Труднодостижимые для взаимозаменяемости позиции имеются и в оружейном производстве. К ним относятся, в частности, все без исключения ударно-спусковые механизмы. Ниже в основном тексте диссертации на основании размерного анализа будет показано, что без определенного (пусть небольшого) прорыва в части повышения точности только одной технологической операции — сверления точных глубоких отверстий в корпусах механизмов — задачу решить не удается. До настоящего времени в отечественной оружейной промышленности этого прорыва, к сожалению, не произошло. И в то же время некоторые зарубежные фирмы «Beretta», «Browning», «Winchester», «Remington» выпускают ружья, у которых все детали ударно-спускового механизма — взаимозаменяемые. В случае поломок замена деталей производится быстро, без каких либо пригонок, самим владельцем ружья. К сожалению мы не можем обеспечить такой уровень обслуживания, поэтому все поломки (в данном случае речь идет об ударно-спусковом механизме) устраняются заводскими рабочими. Это вызывает массу организационных затруднений, не говоря о затратах, в особенности, если ружья проданы за рубеж. Там наша продукция не выдерживает конкуренции и это очень обидно, поскольку по остальным основным параметрам наши ружья имеют отличные показатели.

Из сказанного следует, что проблема достижения взаимозаменяемости ударно-спусковых механизмов для отечественного оружейного производства — задача весьма актуальная. Далее будет видно, как мы этого добились. Мы отнюдь не уверены, что пошли по пути наших зарубежных конкурентов (свои секреты know-haw они не раскрывают).

Настоящая диссертация выполнялась конкретно для ударно-спускового механизма охотничьего пятизарядного автомата ТОЗ-87М, который выпускается в нескольких модификациях. Отбросив излишнюю скромность, можно сказать, что нами создана весьма удачная перспективная конструкция, пользующаяся большим спросом у любителей и промысловиков. Решив проблему взаимозаменяемости ударно-спусковых механизмов, мы можем смело рассчитывать на победу в нашей «борьбе» с конкурирующими фирмами.

Для достижения поставленной цели нами выполнен размерно-технологический анализ ударно-спускового механизма ружья ТОЗ 87 М, на основании которого выявлены направления работ по достижению взаимозаменяемости. Было установлено, что главным условием для решения этой задачи является высокая точность координат отверстий, в которых монтируются оси шарнирно-рычажной системы механизма.

В дополнение к использованию известных в машиностроении приемов достижения точности координат отверстий, оказалось необходимым решить важную (и не только для оружейного производства) задачу обработки глубоких отверстий малого диаметра (2,5.3 мм) практически без увода. Анализ известных в оружейном и артиллерийском производствах решений по обработке каналов стволов показал, что прямое копирование в нашей задаче при столь малых диаметрах — невозможно. Однако, чисто логическое сопоставление известных решений помогло найти правильный путь к достижению безуводовой обработки. Он состоит в изменении традиционной формы рабочей части перового сверла, которое легко достигается при его изготовлении — заточке.

Многочисленные эксперименты дали возможность убедиться в правильности найденного решения, что послужило основой дальнейшего проведения исследовательских и опытно-конструкторских работ по следующим направлениям:

1. Теоретическое обоснование технологии обработки системы точных, координатных, глубоких отверстий малого диаметра в корпусных деталях оружия. Разработка для этой цели специальной оснастки — режущего и вспомогательного инструмента.

2. Экспериментальное исследование точности изготовления координатных отверстий на эталонных образцах и серийных деталях, а также экспериментальное исследование, целью которого является установление наиболее рациональной формы рабочей части перового расточного сверла, направленное на повышение стойкости при сохранении эффекта безуводового сверления.

3. Разработка и осуществление принципиально новой (для оружейного производства) системы базирования корпуса на операциях механической обработки. Для новой системы базирования произведен (исходя из условий взаимозаменяемости) пересчет размеров и допусков на изготовление, как самого корпуса, так и входящих в него деталей механизма.

4. Разработка технологии выполнения ключевых операций по изготовлению корпуса и входящих в него деталей шарнирнорычажной системы.

В соответствии с изложенным диссертация состоит из следующих разделов:

ВЫВОДЫ.

В диссертации изложены основные принципы построения технологических процессов и приемов обработки, позволивших впервые в стране осуществить производство взаимозаменяемых ударно-спусковых механизмов охотничьих ружей. Несмотря на специфику объекта, материалы, изложенные в диссертации, могут быть использованы в самых различных отраслях машиностроения и приборостроения.

1. В диссертации в полной мере использована и получила дальнейшее развитие методика размерно-технологического анализа. Применение его к объекту исследования позволило представить механизм как комплекс функционально связанных размерных цепей, одновременность решения которых определяет действия слесарей-отладчиков при ручной отладке механизма, то есть при отсутствии взаимозаменяемости.

2. Отказ от ручной сборки-отладки, то есть переход к взаимозаменяемости, возможен, если положение интересующей нас поверхности (в том числе любой точки исполнительных поверхностей деталей механизма) определится координатой от одной базы. Это предопределяет неукоснительное применение координатного метода достижения точности, при использовании которого в максимальной степени реализуется принцип работы от одних баз (в ряде случаев без переустановки заготовки). Указанный принцип в полной мере использован при переработке конструкторской документации и при проектировании нового технологического процесса.

3. Многолетний опыт работы предприятия говорит о том, что при обработке в кондукторах глубоких отверстий малого диаметра избежать уводов не удается. Подчас они достигают значительной величины — на 2+3 порядка больше допусков на координаты отверстий. Таким образом, не решив проблему минимизации уводов нельзя реально говорить о решении проблемы взаимозаменяемости.

В диссертации логически обоснована конструкция и принцип работы лопаточного одноперового расточного сверла с негативной геометрией в плане. При работе этими сверлами практически отсутствует увод осей отверстий. Вследствие действия результирующей силы резания калибрующее лезвие не отрывается от стенок обрабатываемого отверстия — сверло работает в режиме самообкатывания.

4. Приведены результаты статистического анализа уводов при обработке отверстий 03 мм и 03,5 мм в штатных заготовках. Результаты и в том и в другом случаях почти не имели отличий. Распределения значений уводов при обработке отверстий 03,5 мм, иллюстрируемые в тексте диссертации, являются объективным доказательством почти полного отсутствия уводов (значения уводов находились в пределах погрешности измерений принятой в эксперименте метрологической схемы.).

Точность формы отверстия в поперечном и продольном сечениях определялась на различных по длине отверстия уровнях на основании расшифровки круглограмм. Полученные результаты позволяют констатировать:

• очень высокие показатели по круглости на всех высотных уровнях;

• почти полное отсутствие уводов.

5. Расточные лопаточные сверла с негативной геометрией в плане могут быть использованы в любых отраслях машиностроения и приборостроения, особенно в тех случаях, когда необходимо обеспечитьТочные координаты выхода отверстия. Этим не ограничиваются перспективы расширения области применения расточных лопаточных сверл с негативной геометрией в плане. На основе накопленного опыта нами начаты работы по использованию этих сверл для чистового растачивания стволов охотничьих ружей. При удачном их разрешении могут быть полностью или частично исключены операции правки в технологической маршруте обработки стволов.

6. Экспериментальная проверка результатов выполненной диссертации производилась по двум направлениям: а. Оценка качества сборки с помощью компьютерной графики.

Для изображения и анализа нами был использован векторный графический редактор — Corel DRAW (версия 9.0). При использовании данного редактора был проведен размерно-технологический анализ ударно-спускового механизма ружья ТОЗ — 87 М. Работа механизма иллюстрировалась на плоской модели. Модель позволяет оценить работоспособность механизма, выявить наиболее рациональную конструкцию, как отдельных деталей, так и всего механизма в целом (рис). б. Натурная проверка по результатам изготовления опытной партии -10 комплектов. Проверка норм точности механизма по всем четырем нормируемым положениям в соответствии с пунктами, а и б, свидетельствует о возможности достижения ПОЛНОЙ взаимозаменяемости.

7. Положительные результаты выполненной работы послужили стимулом для выработки общей концепции производства на ТОЗе производства взаимозаменяемых ружей. Эта концепция нашла отражение в заключительном разделе диссертации. Конструкторско-технологическая проработка дает положительный ответ на возможность достижения взаимозаменяемости основных сборочных комплектов ружья ТОЗ — 87 М.

8. Внедрение взаимозаменяемости одного сборочного комплектаударно-спускового механизма — дает возможность получить экономический эффект 108,4 тыс. руб. (на программу — 10 000 шт.). В основном он достигнут за счет сокращения трудоемкости сборки. Следует к тому же учитывать, что внедрение взаимозаменяемости только одного механизма дает моральное право предприятию увеличить отпускную цену за каждое проданное ружье не менее, чем на 5%. В итоге это принесет предприятию около 2 млн руб. дохода.

В случае же перехода к общей взаимозаменяемости мы надеемся получить 10 млн руб. за счет снижения трудоемкости сборки и повышения отпускной цены на ружья.