| Повышение производительности изготовления отверстий в деталях из стеклопластика на основе оптимизации маршрута обработки
Диссертация
Автор: Мозговой, Николай Иванович
Название: Повышение производительности изготовления отверстий в деталях из стеклопластика на основе оптимизации маршрута обработки
Справка: Мозговой, Николай Иванович. Повышение производительности изготовления отверстий в деталях из стеклопластика на основе оптимизации маршрута обработки : диссертация кандидата технических наук : 05.02.08 / Мозговой Николай Иванович; [Место защиты: Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова] - Барнаул, 2009 - Количество страниц: 145 с. ил. Барнаул, 2009 145 c. :
Объем: 145 стр.
Информация: Барнаул, 2009
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Формирование показателей точности при обработке стеклопластиков
11 Область применения деталей из стеклопластика в промышленности
12 Особенности процесса резания стеклопластиков 16 13 Анализ причин снижения производительности при механической обработке стеклопластиков
14 Особенности процесса стружкообразования
15 Выводы
Глава 2 Экспериментальные исследования процессов формирования показателей точности при сверления и растачивания отверстий в деталях из стеклопластика
21 Цель, задачи и методика экспериментальных исследований
22 Построение модели «черного ящика» процесса сверления и рассверливания, выбор контролируемых параметров
23 Описание и состав экспериментальной установки
24 Построение математических моделей процессов формирования показателей точности отверстий
25 Влияние режимов резания и конструктвно-геометричеких параметров на вид образуемой стружки
26 Выводы
Глава 3 Синтез новых технологических решений с помощью И-ИЛИ графа
31 Анализ известных способов, реализующих автоматическую поднастройку режущего инструмента
32 Обоснование выбора метода синтеза технологических решений
33 Построение И-ИЛИ-графа конструкций для поднастраивания режущего инструмента
34 Формирование модели оценки технологических решений
35 Синтез способов обеспечения заданных показателей шероховатости
36 Схемные проработки синтезированных структур компенсационного механизма расточного резца
37 Выводы
Глава 4 Методика проектирования маршрута обработки отверстий в деталях из стеклопластика
41 Алгоритм автоматизированного проектирования маршрута обработки отверстий в деталях из стеклопластика
42 Пример проектирования маршрута обработки партии корпусов геофизических приборов из стеклопластика
Введение:
Стеклопластик представляет собой слоистый материал, у которого наполнителем служит стекловолокно. Благодаря высоким механическим свойствам, малому удельному весу и высокой теплостойкости стеклопластик является перспективным материалом и широко применяется в различных отраслях машиностроения. При этом к ряду деталей из стеклопластиков таких, как: корпуса летательных аппаратов, магнитопрозрачные кожухи и корпуса геофизических приборов, высоковольтные электроизоляторы, телескопические шахтные стойки и т.д., предъявляются достаточно высокие требования по точности размеров, расположения поверхностей и шероховатости: точность размеров 9-11 квали-тет, шероховатость Ка=1,0.6,3 мкм, отклонение от круглости 0,05-0,20 мм.
Наиболее сложными и трудоемкими операциями изготовления ответственных деталей из стеклопластика является обработка базовых отверстий. Типовой маршрут обработки отверстий может содержать такие операции, как сверление, рассверливание, черновое и чистовое растачивание. Существующие в настоящее время рекомендации и нормативные материалы по выбору оптимального маршрута обработки отверстий в большинстве случаев не учитывают особенностей механической обработки стеклопластиков. К таким особенностям относятся: повышенный износ режущего инструмента; упругое восстановление материала детали, его низкая теплопроводность и склонность к образованию прижогов и растрескиванию. Специфической особенностью обработки стеклопластика является одновременное образование стружки трех типов: элементной, сегментной и сливной. Превалирующий тип стружки оказывает непосредственное влияние на организационно-технические мероприятия по ее удалению и обеспечению санитарных норм безопасности, что также должно учитываться при проектировании маршрута изготовления отверстия. Выполнение этого условия возможно только при оптимизации маршрута механической обработки отверстий в деталях из стеклопластика.
Для разработки нормативных материалов должны быть установлены взаимосвязи между показателями точности, конструктивно-геометрическими параметрами инструмента, режимами обработки и отклонением от круглости и шероховатостью поверхности. Это позволяет проектировать оптимальный маршрут обработки, повысить производительность и снизить себестоимость обработки.
Таким образом, исследования, направленные на формирование оптимального маршрута обработки отверстий в ответственных деталях из стеклопластика с минимальной себестоимостью при заданных показателях точности и производительности, являются актуальными.
Цель работы. Повышение производительности обработки отверстий в деталях из стеклопластика за счет оптимизации процесса формирования показателей точности и шероховатости поверхностей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи-.
1. Установить зависимости параметров точности формы и шероховатости поверхности от режимов обработки отверстий при растачивании и сверлении (рассверливании).
2. Установить зависимости погрешности обработки (упругих отжатий) от режимов обработки и типов сменных многогранных пластин при растачивании деталей из стеклопластика.
3. Исследовать влияние технологических параметров на тип образующейся стружки, определить специфику процесса стружкообразования на проектировании технологического процесса для операций растачивания и сверления стеклопластика.
4. Разработать методику проектирования маршрута обработки отверстий в деталях из стеклопластика при заданной производительности и себестоимости.
5. Внедрить в производство результаты исследования. Результаты проведенного исследования заключается в следующем:
1. Получены математические модели для расчета погрешности обработки (величина упругих отжатий) в деталях из стеклопластика в зависимости от режимов резания и типа многогранной неперетачиваемой пластины при растачивании.
2. Установлены зависимости точности размера, формы (отклонения от кругло-сти) и шероховатости обработанного отверстия в деталях из стеклопластика от режимов резания при растачивании и сверлении (рассверливании).
3. Выявлено влияние технологических параметров (V, 8,1) на тип образующейся стружки, учтена специфика процесса стружкообразования при проектировании технологического процесса для операций растачивания и сверления стеклопластика.
4. Предложено методическое, информационное (свидетельства Роспатента о регистрации баз данных №2007620219, №2007620118, №200720122, №2007620162, №2007620057) и программное обеспечение для выбора оптимального маршрута и проектирования операций обработки отверстий в деталях из стеклопластика с учетом заданной производительности и себестоимости обработки.
5. Рекомендации для выбора технологических параметров операций сверления, растачивания, обеспечивающие получения заданног о типа стружки с учетом условий реализации операций (типа производства, нормы безопасности жизнедеятельности).
6. Методика исследования процесса формирования показателей точности и автоматизированный стенд сбора и обработки технологической информации, позволяющий исследовать процесс формирования показателей качества обработки отверстий в деталях из стеклопластика.
7. Конструкции режущего инструмента и устройства для его подналадки (патент на изобретение №2307017 от 27.09.2007г. и №2325974 от 10.06.2008г), позволяющие в процессе резания компенсировать возникающие погрешности обработки отверстий.
8. Предложена методика проектирования маршрута обработки отверстий в деталях из стеклопластика, позволяющая решить многовариантную задачу, имеющую множество ограничений, связанных с особенностями обработки стеклопластика и обеспечить достижение требуемого качества поверхностей, а также снизить влияние вредных производственных факторов на человека и окружающую среду, за счет оптимизации процесса формирования показателей точности и шероховатости поверхностей. Методика рекомендована к внедрению на предприятиях: ООО «Проектный центр БиКЗ», (г.Бийск), ОАО «АЛТАИГЕОМАШ» (г.Барнаул), ожидаемый экономический эффект составляет 395000 рублей в год.
Основные положения и результаты исследований докладывались на совместных научных семинарах кафедр «Менеджмент технологий», «Общая технология машиностроения» и «Технология автоматизированных производств» (АлтГТУ, Барнаул) в 2004-2009 годах, международной научно-технической конференции «СТСМ-2005» (Барнаул, 2005), П-УП Всероссийских научно-практических конференциях «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе» (Новосибирск 20042009), четвертой Всероссийской юбилейной научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии в машиностроении» (Бийск, 2004), Всероссийской научно-технической конференции «Наука и молодежь» (Барнаул,
2004), третьей межрегиональной научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Барнаул,
2005), четвертой межрегиональной научно-практической конференции «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийск,
2006), У1-У11 городских научно-практических конференциях «Молодежь -Барнаулу» (Барнаул, 2004-2005), П1-1У всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученных «Наука и молодежь» (г.Барнаул 2006-2007), Всероссийском форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и инновации в технических университетах» (Санкт
Петербург, 2007), Т-П1 всероссийских научно-практических конференциях «Управление качеством образования, продукции и окружающей среды» (Бийск, 2006-2008).
Основные положения диссертации опубликованы в 36 печатных работах. В том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 28 тезисов докладов, 4 свидетельства об официальной регистрации базы данных, 2 Роспатента.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность исследования, элементы научной новизны и практической значимости работы.
В первой главе рассмотрено состояние вопроса и проведен анализ работ, посвященных обработке отверстий в деталях из стеклопластика, доказана актуальность выбранной проблемы, определены цель и задачи исследований. Описываются известные методики проектирования технологического процесса обработки отверстий в деталях из стеклопластика, выбора инструментальных материалов и конструктивно-геометрических параметров режущих инструментов, а также методики назначения вида обработки и режимов резания для отверстий различного диаметра. Указаны их преимущества и недостатки, устранение которых позволит повысить производительность обработки отверстий в деталях из этих материалов, снизит себестоимость их изготовления, и вредное воздействие на человека и окружающую среду. На основе проведенного литературного обзора сформулирована цель и определены задачи исследования.
Вторая глава посвящена методике исследования процесса формирования показателей точности на операциях сверления и растачивания, а также изучению стружкообразования на данных операциях. Обоснован выбор режущего инструмента, экспериментальных образцов, металлорежущего оборудования, контрольно-измерительной аппаратуры и режимов обработки; описана методика обработки экспериментальных данных, выявлены способы управления видом стружки стеклопластика и построены математические модели процесса стружкообразования. Представлены технические характеристики используемых измерительных преобразователей при проведении экспериментов. Приведены алгоритмы обработки и анализа полученных экспериментальных данных. Результаты исследований представлены в виде диаграмм упругих отжатий и шероховатости, номограмм для определения вида стружки.
В третьей главе представлен анализ известных способов поднастройки режущего инструмента при механической обработке и описана методика синтеза новых технологических решений с помощью И-ИЛИ-графа, направленная на сокращение вспомогательного времени. Приведен пример, иллюстрирующий возможность синтеза новых технических решений.
В четвертой главе разработана методика проектирования маршрута обработки отверстий в деталях из стеклопластика при требуемых производительности и себестоимости. Приведен алгоритм автоматизированного проектирования операций обработки, позволяющий с учетом параметров точности и шероховатости выбрать минимальный набор операций, а также управлять процессом стружкообразования для снижения воздействия на человека и окружающую среду вредных производственных факторов.
В заключении изложены основные выводы и результаты проведенного исследования.
Автор выражает искреннюю благодарность профессору, д.т.н. A.M. Маркову, профессору, д.т.н. Е.Ю.Татаркину, д.т.н., профессору В.А.Хоменко, к.т.н. Мостовой Я.Г., а также коллективам кафедр «Менеджмент технологий», «Технология машиностроения» и «Технология автоматизированных производств» Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова за помощь, оказанную при выполнении данной работы.
|