Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение эффективности процесса накатывания малоразмерных резьб в глубоких отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов

Диссертация: Повышение эффективности процесса накатывания малоразмерных резьб в глубоких отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В результате анализа теоретических и экспериментальных разработок в области повышения эффективности обработки труднообрабатываемых материалов предложены (на уровне изобретений) схема и конструкция устройства для подачи и активации СОТС в зону раскатывания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра, обеспечивающее снижение крутящего момента на 18−25%, увеличение стойкости метчиков-раскатников… Читать ещё >

Содержание

  • Глава 1. Анализ состояния вопроса. Задачи исследования
    • 1. 1. Краткий анализ по раскатыванию резьб малого диаметра
    • 1. 2. Краткий анализ по применению ультразвуковых колебаний при обработке резьб малого диаметра
    • 1. 3. Выводы и задачи исследования
  • Глава 2. Методика проведения исследований для оценки эффективности технологического процесса раскатывания резьбовых отверстий с использованием УЗК
    • 2. 1. Условия проведения эксперимента
    • 2. 2. Выбор критериев для оценки эффективности технологического процесса раскатывания резьбовых отверстий с использованием УЗК
    • 2. 3. Методика исследования крутящего момента
    • 2. 4. Методика исследования стойкостных параметров инструментов
    • 2. 5. Методика исследования качества обработанной поверхности
    • 2. 6. Статистическая обработка результатов исследований
  • Глава 3. Теоретические исследования процесса формирования резьбы в глубоких отверстиях при наложении УЗК на СОТС
    • 3. 1. Разработка схем и устройств подвода СОТС с УЗК при формировании резьб метчиками
    • 3. 2. Анализ механизма и моделей проникновения СОТС в зону контакта «зубья инструмента-изделие»
    • 3. 3. Исследование капиллярного эффекта от УЗК в контактной области при раскатывании резьб
    • 3. 4. Исследование динамики СОТС в зазорах между раскатником и стенками отверстия
  • Глава 4. Разработка нового инструмента для повышения качества и надежности процесса резьбонакатывания
    • 4. 1. Современные инструменты для получения резьб малого диаметра
    • 4. 2. Разработка новой конструкции метчика-раскатника
    • 4. 3. Оптимизация конструктивных параметров раскатника по критерию оптимального значения крутящего момента
  • Глава 5. Экспериментальные исследования эффективности способа подвода СОТС, активированной УЗК
    • 5. 1. Исследование крутящего момента
    • 5. 2. Исследование износа метчиков
    • 5. 3. Исследование шероховатости боковой поверхности получаемой резьбы
  • Глава 6. Математическое моделирование и оптимизация процесса раскатывания резьб с использованием ультразвука
    • 6. 1. Выбор критерия оптимизации
    • 6. 2. Выбор значимых факторов
    • 6. 3. Оптимизация процесса раскатывания внутренних резьб малого диаметра для достижения оптимального значения износа инструмента по наружному диаметру
    • 6. 4. Оптимизация процесса раскатывания внутренних резьб малого диаметра для достижения оптимального значения крутящего момента
    • 6. 5. Оптимизация процесса раскатывания внутренних резьб малого диаметра для достижения оптимального значения шероховатости боковой поверхности резьбы
    • 6. 6. Выводы

Повышение эффективности процесса накатывания малоразмерных резьб в глубоких отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В решении задач создания современной техники особое внимание всегда уделялось качеству и производительности процесса её производства. Из этих условий, обеспечивающих конкурентоспособность выпускаемой продукции, вытекает необходимость создания и совершенствования технологических процессов, обеспечивающих высокую производительность без ущерба качеству обработки.

В целях повышения качества и надежности деталей машин, производительности труда при обработке металлов и снижения расхода дефицитных материалов, в том числе и инструментальных, большое значение имеют процессы бесстружечной обработки холодным пластическим деформированием.

Деформирующее резьбоформирование является одним из эффективных методов образования как наружных, так и внутренних резьб на деталях из различных материалов. Однако, до сих пор, процесс образования резьб малого диаметра накатыванием метчиками-раскатниками (в дальнейшем раскатниками), особенно в глубоких отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов вызывает большие трудности. Причинами этого являются: ограниченная жесткость и прочность раскатников, большие усилия деформирования и крутящие моменты, возникающие в связи с большим числом одновременно работающих деформирующих зубьев. Кроме того, в условиях высокой силовой и тепловой нагруженности малоразмерные раскатники часто выходят из строя вследствие неравномерного распределения деформируемого слоя металла между зубьями инструмента, а также, как отмечается многими авторами, из-за недостатка (или отсутствия вообще) смазочной жидкости в зоне контакта зубьев инструмента с изделием. Применяемые в промышленности способы улучшения условий процесса резьбоформирования накатыванием внутренних малоразмерных резьб, особенно в глухих отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов, 5 недостаточно эффективны. Поэтому весьма важными остаются поиск и внедрение в практику новых более перспективных методов улучшения условий резьбоформирования, позволяющих значительно повысить качество получаемых резьб, стойкость и надежность работы инструментов при высокой производительности труда.

Одним из перспективных направлений решения данных задач является разработка и внедрение принципиально новых технологий, в том числе применение высокоэффективных смазочно-охлаждающих технологических сред (СОТС) и обеспечивающих гарантированное их наличие в зоне обработки устройств.

Основные результаты и выводы.

1. В результате анализа теоретических и экспериментальных разработок в области повышения эффективности обработки труднообрабатываемых материалов предложены (на уровне изобретений) схема и конструкция устройства для подачи и активации СОТС в зону раскатывания резьбы в глубоких отверстиях малого диаметра, обеспечивающее снижение крутящего момента на 18−25%, увеличение стойкости метчиков-раскатников в 3−4 раза, повышения качества резьбы, в частности за счёт снижения шероховатости с Ка=0,32 мкм, без коренного изменения существующего технологического процесса и оборудования.

2. На основе теорий микрокапелоного взрыва и упруго-пластических деформаций обоснован и математически описан процесс проникновения активированной ультразвуком СОТС в контактную зону «инструмент-изделие» при раскатывании внутренних малоразмерных резьб, показано повышение проникающей способности СОТС под действием УЗК в зону обработки, выявлено значительное (на 1−2 порядка) увеличение величин параметров проникновения СОТС при наложении на неё УЗК.

3. На основе анализа конструкций и особенностей работы режуще-деформирующих и бесстружечных метчиков разработаны новые (на уровне изобретений) комбинированный РДМ и метчик-раскатник, обеспечивающие в процессе резьбоформирования снижение крутящего момента на 17−20%, а в сочетании с другими предложенными техническими решениями (обработка с УЗК) -повышение производительности процесса на 10−15% и значительное уменьшение шероховатости получаемой резьбы (с Яа=2,5 до 0,32мкм) при обработке изделий из труднообрабатываемых материалов.

Проведена оптимизация элементов конструкций предлагаемых инструментов.

4. В результате исследований параметров режимов обработки при ультразвуковой активации СОТС на характеристики процесса резьбообразования при раскатывании резьб в глубоких отверстиях малых диаметров и качество получаемой резьбы в труднообрабатываемых материалах получены математические зависимости на основе метода планирования экспериментов, позволяющие оптимизировать крутящий момент и шероховатость (Яа) витков получаемой резьбы в зависимости от параметров режима и прогнозировать износ и стойкость инструментов. Подтверждена адекватность полученных математических зависимостей.

5. Экспериментальными исследованиями доказано, что применение всего комплекса разработок (активация СОТС УЗК, применение прогрессивных конструкций инструментов, оптимизация режимов) позволяет существенно повысить эффективность процесса образования резьб малого диаметра в глубоких отверстиях деталей из труднообрабатываемых материалов методом раскатывания. Например, раскатывание резьбы Мб глубиной 20−25 мм разработанным метчиком-раскатником в сплавах ВТЗ-1 и ВТ16 при использовании масляной СОТС МР-99, активированной УЗК 1=22кГц обеспечивает повышение стойкости инструмента в 10−15 и более раз.

6. Разработанные технологические рекомендации по практическому применению результатов исследований положены в основу перспективных технологических процессов изготовления ответственных деталей из труднообрабатываемых материалов. Экономический эффект, полученный на ОАО «Арзамасский Приборостроительный Завод» и ОАО «Пензкомпрессормаш» составил соответственно 130 000 и 75 600 рублей (акты прилагаются).

Показать весь текст

Список литературы

  1. O.B. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. М.: Металлургия, 1972, 138с.
  2. О.В. Опыт применения ультразвука в процессе обработки металлов давлением. М., Машиностроение, 1980.
  3. О.В., Кулемин A.B. Влияние ультразвуковых колебаний на контактное трение между металлами. В кн. Применение новых физических методов для интенсификации металлургических процессов, М. Металлургия 1974, с. 211 — 216.
  4. О.В., Хорбенко И. Г., Швегла Ш. Ультразвуковая обработка материалов. М., Машиностроение, 1984, 276с.
  5. Авторское свидетельство № 225 389. Способ образования резьбы. Егоров В. И., Пасах Е. В., Ермолович A.M. Опубл. 1968 г. Бюл№ 27.
  6. А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов. Д., Машиностроение, 1977, 265с.
  7. И.А., Волосатов В. А. Справочник молодого рабочего по электрохимической обработке. М., 1990, 176с.
  8. Т.М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б., Бабайков О. В. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М., Машиностроение, 1982.
  9. Ю.Я. и др. Источники мощного ультразвука. В кн. Физика и техника мощного ультразвука. Т1. Под ред. Розенберга Л. Д. М., Наука, 1967−1970.
  10. Ф.П., Тейбор Д. Трение и смазка: Пер с англ. М.: Машиностроение, 1968. 543с.
  11. Д.Э., Захорович А. Е., Хвостов B.C. Электрические машины и микромашины. М., Высшая школа, 1990.
  12. В.Ю., Аренков А. Б. Ультразвуковая обработка материалов. Д., Машиностроение, 1971, 168с.
  13. A.B. Математическое моделирование смазочного действия СОТС при лезвийном резании. // Автореф. дисс. канд. техн. наук. Иваново, 1996. 36 с.
  14. В.А. Ультразвуковая обработка. Л., Лениздат, 1973, с. 248.
  15. Гидродинамические и кавитационные исследования гидромашин. Сб. статей под ред. Григорьева В. И. Л., 1978.
  16. В. А. Исследование возможности активации смазочно- охлаждающих жидкостей методом поверхностного электрического заряжения зоны резания. Дис. канд техн. наук, Иванове, 1982. -250 с.
  17. В.А., Латышев В. Н., Волков A.B., Маурин Л. Н. Модель смазочного действия растворов ПАВ при резании // Трение и износ, 1996. Т. 17. № 3. С.345−351.
  18. В. А., Латышев В. Н., Волков A.B., Маурин Л. Н. Проникающая способность СОТС как фактор эффективности процесса обработки резанием // Трение и износ, 1995. Т. 16. № 5. С. 938−949.
  19. A.A. Изготовление мелкоразмерной резьбы метчиками с воздействием ультразвука. М., НТО МАШПРОМ, 1981, с. 44.
  20. В.Ф. Гидромеханика закрученных потоков и динамика удара. Сб. статей. Кем., 1970.
  21. М.Б. О физической природе трения и механизме смазочного действия внешних сред при резании металлов // Научно-технические основы применения смазочно-охлаждающих жидкостей при резании металлов. Иванове, 1968. С.21−45.
  22. A.M., Бобрик П. И., Гуревич Я. Л., Егоров И. С. Обработка резанием жаропрочных сталей, сплавов и тугоплавких материалов. M., Машиностроение, 1965, 308с.
  23. .Ф. Накатывание внутренней резьбы. Машиностроитель, 1965, № 4
  24. M.E., Зарянкин А. Е. Гидрогазодинамика. M., Энергоатомиздат, 1984.
  25. .И., Михневич A.B., Ломонос С. И. Некоторые вопросы динамики гидростатических опор. Вестник машиностроения, 1984, № 12.
  26. H.H. О взаимозависимости процессов в зоне стружкообразования и в зоне контакта передней поверхности инструмента // Вестник машиностроения, 1963.
  27. Ю.Н. Проектирование резьбообразующих инструментов. Учебное пособие. Горький 1987 г.
  28. В.Ф. Расчет колебательных систем ультразвуковых станков. Сб. Электрофизические и электрохимические методы обработки. M.: НИИМАШ, 1974, № 8, с. 1−4.
  29. В.Ф. Физические основы воздействия ультразвуковых колебаний на процесс пластического деформирования. в кн. Повышение эффективности технологических процессов в поле акустических колебаний. М., Металлургия, 1981, с.91−96.
  30. В.Ф. Физические основы ультразвуковых технологий. В кн. Физика и техника мощного ультразвука. ТЗ. Под ред. Розенберга Л. Д. М., Наука, 1967−1970.
  31. М.Г. Ультразвуковая техника и технология в Японии. Минск: БелНИИНТИ, 1978, 62с.
  32. Ю.И., Дрожжанова В. И. «Расчет высоты и скорости подъема по капиллярам при воздействии УЗК» в кн. Применение ультразвука в металлургии М., 1977, с. 12−16
  33. И.В., Демкин Н. Б. Об оценке свойств материалов трущихся пар Заводская лаборатория, 1968. T. XXXIV, № 8, с1007−1011.
  34. И.В., Добычин М. Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ.- М.: Машиностроение, 1977.
  35. И.В., Демкин Н. Б. Расчет площадей касания неподвижного и скользящего контактов, в кн.: Электрические контакты. М.: Энергия, 1964, с87−93.
  36. В.Н. Влияние проникающей способности анионов растворов электролитов на процесс резания металлов // Изв. вузов. М: Машиностроение, 1964. № 8. С. 173−177.
  37. В.Н. Исследования механохимических процессов и эффективности применения смазочных сред при трении и обработке металлов // Автореф. дисс. д. т. н. М., 1973. 412 с.
  38. В.Н. Повышение эффективности СОЖ. М.: Машиностроение, 1985. 64 с.
  39. А.И. Применение ультразвука в промышленности. М., Машиностроение, 1975.
  40. А.И. Резание труднообрабатываемых материалов при помощи ультразвуковых и звуковых колебаний. М. Машгиз, 1962, 332с.
  41. А.И. Ультразвуковая обработка материалов. М.: Машиностроение, 1980, 237с.
  42. А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов. М.: Машиностроение, 1968, 367с.
  43. В.Д. Основы ультразвуковой обработки отверстий резанием. Изд-во Ростовского университета, 1969, 212с.
  44. Милн-Томпсон JI. Теоретическая гидродинамика. М.: Машиностроение, 1964.
  45. Н.М. Внешнее трение твердых тел М.: Наука, 1968, 103с.
  46. Мощные ультразвуковые поля. Под ред. Л. Д. Розенберга. М., Наука, 1968,267с.
  47. В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965, 398с.
  48. К.А. и др. Мощные ультразвуковые поля. В кн. Физика и техника мощного ультразвука. Т2. Под ред. Розенберга Л. Д. М., Наука, 1967−1970.
  49. М.В. Повышение эффективности нарезания внутренних малоразмерных резьб в деталях из труднообрабатываемых материалов. Дисс. на соиск. уч. степ. ктн. Н. Новгород, НГТУ, 1999, 180с.
  50. .Я., Омельченко И. Ф., Сиренко A.B. Влияние ультразвука на диффузионные процессы. ФММ, 1969, № 6 с. 119−123.
  51. М.И. Накатывание точных резьб, шлицев, зубьев зубчатых колес. Л., Машиностроение, 1973.
  52. В.Н. Обработка резанием с вибрациями. М., Машиностроение, 1970, 350с.
  53. В.Н. Обработка труднообрабатываемых металлов резанием. М., Машиностроение, 1981.
  54. Л .Я. Справочник по электрическим и ультразвуковым методам обработки материалов. Л., Машиностроение, 1971, 543 с.
  55. Повышение долговечности машин технологическими методами. Под ред. Таурит Г. Э. Киев, Техника, 1986.
  56. Прогрессивные процессы резьбообразования в технологии автомобилестроения: Обзор /Филиал НИИНавтопрома, А. Ф. Кузьменко, Н. М. Пашко. Тольятти, 1984.
  57. Применение ультразвука в промышленности. Под ред. Маркова А. И., М. Машиностроение, 1975, 240 с.
  58. Л.Д., Казанцев В. Ф., Макаров Л. О. Ультразвуковое резание. М., издательство АН СССР, 1962, 251с.
  59. Э.В., Андрейчиков О. С., Стешков А. Е. Раскатывание резьб. М., Машиностроение, 1974, 122с.
  60. Свидетельство № 11 115 на полезную модель. Устройство для обработки деталей металлорежущим инструментом. Сорокин В. М., Климушкина М. В., Смирнов А. П. Опубл. 16.09.1999. Бюл. № 9
  61. Свидетельство № 19 274 на полезную модель. Метчик-раскатник с криволинейной образующей на заборной части. Сорокин В. М., Смирнов А. П. Опубл. 20.08.01. Бюл. № 23
  62. Свидетельство № 19 275 на полезную модель. Метчик. Сорокин В. М., Перепелкина М. В., Смирнов А. П. Опубл. 20.08.01. Бюл. № 23
  63. Свидетельство на полезную модель № 4934 от 30 ноября 1995 г. «Устройство для обработки деталей металлорежущим инструментом».
  64. А.П., Клубович В. В., Степаненко А. В. Обработка металлов давлением с ультразвуком. Минск, Наука и техника, 1973, с. 288.
  65. Создание и применение аппаратуры для ультразвуковых технологий, процессов в машиностроении. Под ред. Маркова А. И. М., Машиностроение 1978.
  66. В.М. Качество и эксплуатационные свойства поверхностей деталей и методы их повышения: Учебное пособие. Нижегородский государственный технический университет. Н.Новгород. 1994 г. 120с.
  67. В.М. Прогрессивная технология изготовления и сборки резьбовых соединений. Москва-Горький, 1983, 100с.
  68. В.М., Климушкина М. В. Новые схемы и эффективность ультразвукового резания металлов. Технологические процессы и оборудование машино- и приборостроения. Сб. науч. тр. Н. Новгород: НГТУ, — 1997, с.5−10
  69. В.М., Смирнов А. П. Исследование износостойкости деталей вал-втулка, обработанных ППД и КАУО. Сб. «Проблемы трибологии производства». Тезисы докладов научно-практического семинара. Иваново: ИГТА, 1997, с. 9.
  70. В.М., Смирнов А. П., Бакшаев М. Ю. Применение УЗК в процессе формирования резьб труднообрабатываемых материалах. Сб. докладов Всероссийской МНТК «Приборостроение в аэрокосмической технике». Арзамас: Аф НГТУ, 1999, с. 260−262.
  71. В.М., Смирнов А. П. Активация СОЖ при обработке внутренних резьб. Сб. «Наука производство — технология — экология». Материалы НТК. Киров: ВятГТУ, 2000, т.2, с. 144−145.
  72. В.М., Смирнов А. П. Исследование давлений и сил от действия СОТС, активированной УЗК при раскатывании внутреннихрезьб. Сб. «Проблемы технологии машиностроения 2000 года». Материалы Всероссийской НТК. Н. Новгород: НГТУ, 2000, с. 78−82.
  73. В.М., Смирнов А. П., Танчук С. С. Анализ и разработка новых схем и конструкций инструмента для внутреннего резьбоформирования. Сб. «Прогрессивные технологии в машино- и приборостроении» Материалы НТК. Н. Новгород: НГТУ, 2001, с.138−146.
  74. A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981, 184с.
  75. Н.В., Черемушников Н. П., Дудкин М. Е. Исследование проникающей способности СОЖ // Обработка конструкционных материалов резанием с применением СОЖ. М.: МДНТП, 1978. С. 108−111.
  76. И.И. Ультразвуковые колебательные системы. М: Машгиз, 1959, 231с.
  77. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием / Под ред. М. И. Клушина. М.: Машиностроение, 1979. 192 с.
  78. Тян Х. С. Исследование влияния акустических волн на тепловые процессы и их применение для интенсификации тепловых процессов в литейном производстве. Харьков, ХПИ, 1976, 32с.
  79. Ультразвуковая технология / под редакцией Б. А. Агранта. М.: Металлургия, 1974, с. 504.
  80. И.А. Расчет размеров смазочных канавок бесстружечных и комбинированных метчиков. Сб. Прогрессивные технологии основа качества и производительности обработки изделий. Материалы НТК. Н. Новгород, 1995, с. 108.
  81. Физические основы ультразвуковой технологии / под ред. Л. Д. Розенберга. М. Наука, 1970, с.687
  82. И.Г. Ультразвук в машиностроении. М., Машиностроение, 1974.
  83. JI.B., Жданов В. Ф. О возможности активации СОЖ импульсными электрическими полями // Чистовая обработка деталей машин. Саратов: СПИ, 1980.-С. 49−53.
  84. А.В., Павлов В. Г., Стафик В. Е. Влияние СОЖ на величину крутящего момента при резьбонарезании.
  85. Ю.Г. Холодная бесштамповая обработка металлов давлением. Л., Машиностроение, 1967.
  86. Э. Расчет резонансных колебательных систем. Сб. Методы и приборы ультразвуковых исследований. М.: Мир, 1967, с. 339−358.
  87. Courtel R. Vibration normales aux surfaces causees par le frottement sur les metaux a sec.- Metaux. 1965. N473−475, Janvier-Fevrier, p.40−45.
  88. Ernst H. Fundamental Aspects of Metal Cutting and Cutting Fluid Action // N. Y. Acad. Sci, 1951. V. 53. P. 936−948.
  89. Merchant M.E. Cutting Fluid Action and the Wear of Cutting Tool // Conf. Inst. Mech. Eng., Lubrication and Wear. London. 1957. P. 127−136.
  90. Merchant M.E. Mechanics of the Metal Cutting Process. 1. Ortogonal Cutting and a Type of Chip // J. ofAppl. Phys, 1945. V. 16. N 5. P. 267−275.
  91. Williams J. A., Tabor D. The role of lubricants in machining // Wear. 1977. V. 43.N.3.P. 275−292.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!