Основы технологического обеспечения полной взаимозаменяемости ударно-спускового механизма ружья ТОЗ-87М в условиях серийной организации производства без привлечения дополнительных капитальных затрат тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Пушкин, Николай Михайлович

• Пушкин, Николай Михайлович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пушкин, Николай Михайлович

ВВЕДЕНИЕ.

1.РАЗМЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УДАРНО-СПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА.

1.1. Состояние вопроса.

1.2. К вопросу о точности при сверлении по кондукторам.

1.3. Особенности технологии и инструмент для обработки систем глубоких (Ь > 10с!) и точных координатных отверстий малого диаметра (0 2,5 4- 3 мм).

1.3.1. Состояние вопроса.

1.3.2. Выявление теоретических предпосылок и разработка конструкции инструмента для обработки глубоких отверстий малого диаметра с минимальным уводом.

1.3.3. Особенности построения технологического процесса обработки глубоких и точных координатных отверстий малого диаметра. Инструментальные блоки и вспомогательная оснастка.

ВЫВОДЫ.

2. ТОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ГЛУБОКИХ ОТВЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА ОДНОПЕРОВЫМИ РАСТОЧНЫМИ СВЕРЛАМИ С НЕГАТИВНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ В ПЛАНЕ. РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТИХ СВЕРЛ В ОБЪЕКТАХ ОБЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ.

2.1. Экспериментальные исследования точностных характеристик процесса обработки глубоких отверстий малого диаметра.

2.1.1. Экспериментальное исследование статистических параметров значений уводов.

2.1.2. Выводы по результатам статистического анализа.

2.1.3. Экспериментальное исследование геометрических характеристик отверстий.

2.1.4. Шероховатость поверхности.

2.1.5. К вопросу об уменьшении радиального биения инструментов, участвующих в образовании отверстий.

2.2. О возможности расширения области применения расточных одноперовых лопаточных сверл с негативной геометрией в плане.

2.2.1. Чистовое глубокое растачивание каналов стволов стрелкового и артиллерийского оружия.

2.2.2. Достижение точных координат отверстия на выходе.

ВЫВОДЫ.

3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ УДАРНО - СПУСКОВОГО МЕХАНИЗМА.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДОСТИГНУТОГО УРОВНЯ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ.

3.1. Изготовление корпуса механизма.

3.1.1. Построение технологического маршрута и выбор технологических баз.

3.1.2. Калибровка - развертывание отверстий.

3.1.3. Типовая наладка операции предполагаемого технологического процесса.

3.1.4. Объединение корпуса с коробкой.

3.1.5. Некоторые особенности обработки отверстий 08,5 мм (под предохранитель) и 05,2 мм (конструкторские и технологические базы).

3.2. Изготовление основных деталей рычажной системы: курка, спускового крючка, разобщителя.

3.2.1. Особенности разработки конструкторской и технологической документации.

3.3. Экспериментальная проверка результатов выполненной работы.

ВЫВОДЫ.

4. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ СБОРОЧНЫХ КОМПЛЕКТОВ СЕРИЙНО ВЫПУСКАЕМЫХ НА ТОЗ ОХОТНИЧЬИХ РУЖЕЙ ТЕХНИЧЕСКИЕ, ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ

АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «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 87М, 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 шарнирно- рычажной системы.

В соответствии с изложенным диссертация состоит из следующих разделов:

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Пушкин, Николай Михайлович

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 - 87М. 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 - 87М.

8. Внедрение взаимозаменяемости одного сборочного комплекта -ударно-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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пушкин, Николай Михайлович, 2000 год

1. Балашкин Б.С. Основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1969. - 559 с.

2. Взаимозаменяемость и технические измерения в машиностроении /Балашкин Б.С., Волосов С.С., Дудин-Барковский Н.В. и др. М.: Машиностроение, 1072. 616 с.

3. Гурман В. Е. Теория вероятности и математическая статистика. Изд. 4-е, доп. Учеб. Пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1972. 368 с.

4. ГОСТ 14.201- 83 Общие правила обеспечения технологичности изделия. -Взамен ГОСТ 14.201- 73; Введ. 01.01.83 -М.: Изд-во стандартов, 1983.- 13 с.

5. Заявка № 2000100139 от 5. 01.00 г. Способ сверления глубоких отверстий малого диаметра и лопаточное сверло одностороннего резания / Н.М. Пушкин, И.А. Коганов, А.П. Никифоров, Н.В. Бабанин.

6. Коганов И.А., Никифоров А.П. Функционально связанные размерные цепи. Сборник «Технология механической обработки и сборки» ТулГУ, 1997.

7. Коганов И.А., Никифоров А.П. Методические основы достижения точности сборочных комплектов при функциональном виде связей размерных цепей. Известие ТулГУ Сборник трудов 1998.

8. Коганов И.А., Никифоров А.П., Пушкин Н.М. Особенности технологии и инструменты для обработки систем глубоких (Г > 1 Od) и точных координатных отверстий малого диаметра (02,5 4- 3,5) // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 36-41.

9. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальности «Технология машиностроенния», «Металлорежущие станки иинстру-менты» / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. М.: Машиностроение, 1989. - 328 е.: ил.

10. Ю.Мышковский Е.В. Зарождение взаимозаменяемости на Тульском оружейном заводе в XVIII веке. В кн. История машиностроения. Т. 45 -М.: Изд-во АН СССР, 1962. - с. 155-173.

11. МР36 82. Цепи размерные. Расчет допусков с учетом условий контакта сопрягаемых деталей. - М.: ВНИИНМАШ, 1982. - 61 с.

12. Никифоров А.П. Основы достижения точности при сборке изделий с нормированным контактом поверхностей сопрягаемых деталей (на примере замкового соединения). Дис. кан. техн. наук. - Тула, ТПИ, 1980.-312 с.

13. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1980. - 532 с.

14. Основы базирования: Учеб. пособие / И.А. Коганов, Д.С. Каплан; Тул. гос. техн. ун-т. Тула, 1993. 128 с.

15. Патент 2122490. № заявки 96107517 от 16.04.96 г. Пороховой монтажный пистолет / Н.М. Пушкин, В.М. Хапренков, В.Г. Усков.

16. Патент. № заявки 99112414 от 7. 06. 99 г. Дульная насадка / Н.М. Пушкин, В.В. Трибрат, В.П. Торгушин, А.Е. Пузанов, Л.Л. Кузнецов, З.М. Сегал.

17. Пушкин Н.М. Рациональная технологическая схема изготовления малогабаритных корпусных сложнопрофильных деталей с системой точного расположения координатных отверстий // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 68-76.

18. Пушкин Н.М., Анисимова М.А., Мельниченко В.В. Конструкция и технология изготовления одноперовых расточных сверл для обработки108глубоких отверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 90-96.

19. Пушкин Н.М., Анисимова М.А., Мельниченко В.В. Экспериментальное исследование статистических параметров значений уводов при обработки глубоких отверстий малого диаметра // Известия ТулГУ, серия «Машиностроение» вып. 5, 2000 г., с. 96-102.

20. РМО 1945 69. Методика размерной отработки изделий на взаимозаменяемость и нормальное функционирования. 4.1. - Введ. 01.70. - 76 с. Группа 102.

21. Степанов М. Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. -М.: Машиностроение, 1985. -232 с.

22. Справочник технолога-машиностроения. В 2-х т. Т.1 / Под. ред.

23. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

24. Шемарин H.H., Терехин И.И., Мигай А.Ю. Основное условие эффективности применения машиной пригонки в сборочных процессах. В кн.: Исследования в области технологии механической обработки и сборки машин. - Тула : Изд-во политехи, ин-та, 1981., с 56-60.

25. Финкельштейн, Элен. AutoCAD 2000. Библия пользователя.: Пер. с анг. М.: Издательский дом «Вильяме», 2000 г. - 1040 с.