Повышение эффективности процесса восстановления деталей со сложными поверхностями управлением закономерностями формирования многоуровневого поверхностного слоя тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Резин, Сергей Александрович

• Резин, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Резин, Сергей Александрович

Введение.

Глава 1. Анализ закономерностей формирования поверхностного слоя при многократном нанесении и снятии материала в технологиях восстановления деталей ...

1.1 Процессы нанесения и снятия материала поверхностного слоя, как характерный прием при восстановлении деталей со сложными поверхностями.

1.1.1 Детали со сложными поверхностями в машиностроении и проблемы их восстановления.

1.1.2 Обоснование применения методов нанесения материала поверхностного слоя в технологиях восстановления деталей.

1.1.3 Этапы формирования многослойного поверхностного слоя.

1.2 Обоснование методов обработки при изготовлении и восстановлении деталей.

1.2.1 Классификация деталей в условиях восстановления.

1.2.2 Применение положений теории множеств при автоматизации принятия технологических решений.

1.3 Обеспечение требований точности при снятии материала поверхностного слоя.

1.3.1 Расчет суммарной погрешности размерной обработки.

1.3.2 Применение положений теории подобия, моделирования и размерностей при физическом моделировании.

1.4 Применение методик расчета технологических размерных цепей при изготовлении и восстановлении деталей.

1.4.1 Методики расчета технологических размерных цепей при проектировании технологических процессов изготовления деталей без нанесения материала поверхностного слоя.

1.4.2 Методики расчета технологических размерных цепей при проектировании технологических процессов с нанесением и снятием материала поверхностного слоя.

Выводы.

Глава 2. Конструкторско-технологическая классификация условий восстановления деталей на основе положений теории множеств.

2.1 Обоснование методики классификации условий восстановления.

2.1.1 Основные подходы к решению поставленной задачи.

2.1.2 Применение положений теории множеств при автоматизации проектирования процессов технологического воздействия восстановления деталей.

2.2 Структура методики классификации и основные задачи, решаемые при ее использовании.

2.3 Алгоритм обоснования методов обработки в условиях восстановления деталей.

Выводы.

Глава 3. Прогнозирование суммарной погрешности размерной обработки на основе на основе физического моделирования с применением положений теории подобия, моделирования и размерностей.^

3.1 Основные этапы применения положений теории подобия, моделирования и размерностей.

3.2 Выбор метода определения критериев подобия при моделировании процесса размерной обработки.

3.3 Выбор объекта процесса-модели.

3.4 Подготовка базовых данных для моделирования процесса обработки.

3.5 Определение коэффициента нелинейности при нелинейно-подобном преобразовании.

3.6 Определение критериев подобия на основе положений системы относительных единиц.

3.7 Применение положений теории подобия, моделирования и размерностей при прогнозировании суммарной погрешности размерной обработки.

Выводы.

Глава 4. Расчет технологических размерных цепей в условиях восстановления деталей при многократном нанесении и снятии материала с применением положений теории графов.9$

4.1 Закономерности формирования многоуровневой схемы поверхностного слоя.

4.2 Применение положений теории графов при оценке технологических размеров детали и восстановительного слоя.

4.2.1 Возможности применения положений теории графов для оценки технологических размеров детали и восстановительного слоя.

4.2.2 Анализ технологических размерных цепей с применением положений теории графов.

4.2.3 Определение погрешностей при многократном нанесении и снятии материала восстановительного слоя.

4.3 Общие подходы при расчете технологических размеров детали и восстановительного слоя.

4.3.1 Условия проведения расчета.

4.3.2 Определение толщины удаляемого слоя.

4.3.3 Определение толщины наносимого восстановительного слоя.

4.4 Методика расчета технологических размеров детали и восстановительного слоя.

Выводы.

Глава 5. Результаты опытно экспериментальных работ, перспективы развития выполненных решений и рекомендации по промышленному применению.

5.1 Цель и этапы проведения экспериментальных исследований.

5.2 Разработка и подготовка стенда к экспериментальным исследованиям.

5.2.1 Разработка экспериментального стенда.

5.2.2 Оценка отклонений и настройка экспериментального стенда.

5.3 Обработка и анализ результатов экспериментов.

5.3.1 Оценка достоверности метода физического моделирования при прогнозировании суммарной погрешности размерной обработки.

5.3.2 Оценка достоверности методики расчета технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала.

5.4 Рекомендации по промышленному использованию результатов работы.

5.5 Перспективы развития выполненных решений.

Выводы.

Выводы и результаты работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности процесса восстановления деталей со сложными поверхностями управлением закономерностями формирования многоуровневого поверхностного слоя»

Одной из составляющих характеристик конкурентоспособности изделий является их ремонтопригодность, где значительную роль выполняют технологии восстановления деталей. Так, в настоящее время доля деталей с поверхностями вращения из общего числа восстанавливаемых составляет более 50 %. В ряде случаев себестоимость их восстановления составляет от 40 до 60 % от себестоимости изготовления новой детали. Особое место при восстановлении отводится деталям, имеющим сложные поверхности. К качеству этих поверхностей предъявляются повышенные требования. К таким деталям относятся в частности детали со сферическими поверхностями. При восстановлении указанных деталей особое место занимают технологии с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя, когда восстановительный слой наносят и снимают в несколько этапов.

В ранее выполненных разработках одним из основных направлений повышения эффективности процессов восстановления деталей с нанесением материала восстановительного слоя являлась разработка новых методов нанесения этого слоя. Однако недостаточно полно были рассмотрены вопросы повышения эффективности процесса восстановления деталей технологическими методами. С учетом отмеченного недостаточно полно реализованы возможности автоматизированного проектирования технологических процессов восстановления, при назначении условий размерной обработки после нанесения материала восстановительного слоя приходится прибегать к экспериментальным исследованиям, вследствие завышения толщины наносимых и снимаемых слоев происходит перерасход материалов. Указанные проблемы при восстановлении деталей увеличивают себестоимость процессов восстановления, а следовательно, снижают их эффективность. Таким образом, повышение эффективности процессов восстановления деталей на основе технологического управления условиями процесса восстановления при 7 многократном нанесении и снятием материала следует считать актуальной теоретической и практической задачей.

Для восполнения указных пробелов в работе рассмотрены возможности технологического управления процессами с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя. Так, рассмотрены возможности обеспечения заданного качества деталей при минимальных затратах в условиях восстановления деталей со сложными поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Резин, Сергей Александрович

Выводы и результаты работы

1. При проведении теоретических исследований технологических процессов восстановления деталей и анализе данных научно-технической литературы были установлены основные проблемы при проектировании и реализации технологических процессов восстановления деталей, что позволило определить направления решений технологических задач повышения эффективности процессов восстановления деталей со сферическими поверхностями с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя.

2. На основе положений теории множеств разработана математическая модель формирования технологических процессов восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя, которая позволяет повысить эффективность технологического процесса восстановления деталей технологическими методами за счет обоснования наиболее рациональных методов обработки.

3. На основе разработанной математической модели формирования технологических процессов восстановления деталей предложена методика конструкторско-технологической классификации условий восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя, которая может быть использована в качестве фрагмента САПР при проектировании технологических процессов восстановления деталей.

4. На основе положений теории подобия, моделирования и размерностей с использованием физического моделирования разработан метод прогнозирования суммарной погрешности размерной обработки деталей со сферическими поверхностями по данным о суммарной погрешности размерной обработки деталей с цилиндрическими поверхностями, это позволило сократить количество экспериментов на этапе подготовки технологических данных при проектировании процесса восстановления.

5. Предложен вариант автоматизированного поиска независимых параметров при определении критериев подобия, который может быть использован при решении ряда технологических задач на основе положений теории подобия, моделирования и размерностей.

6. На основе положений теории графов с применением двоичного позиционного дерева предложена математическая модель формирования технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя, которая позволяет повысить эффективность процессов восстановления деталей за счет обоснованного назначения пооперационных технологических размеров детали, толщины наносимых и снимаемых слоев с учетом погрешностей и допусков на каждом уровне обработки.

7. На основе разработанной математической модели формирования технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя разработана программа автоматизированного расчета технологических размеров детали, которая может быть использована в качестве фрагмента САПР как при изготовлении, так и при восстановлении деталей, когда их обработка связана с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя.

8. При сопоставлении данных, полученных экспериментальным путем и теоретическими методами исследований, установлено, что отклонение экспериментальных результатов от теоретических не превышает 15 %, полученный результат является достаточно точным для рассматриваемой области исследований и подтверждает достоверность разработанных физической и математических моделей.

9. Разработан экспериментальный стенд для исследования процесса шлифования деталей с поверхностями вращения, в том числе и со сферическими, который позволяет определять опытным путем широкий спектр характеристик процесса шлифования деталей. Отдельные конструкторско-технологические решения по созданию экспериментального стенда могут быть использованы при создании новых моделей сферошлифовальных станков.

10. Разработанные по результатам исследований технологические рекомендации приняты к использованию и внедрены на двух машиностроительных предприятиях г. Омска: в ФГУП ОМО им. П.И. Баранова и в ГУЛ Центре внедрения новой техники и технологий «Транспорт». Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения при восстановлении и изготовлении деталей составляет 590 тыс. руб.

11. Отдельные результаты разработок внедрены в учебный процесс при разработке разделов лекционных курсов и лабораторных работ технологических дисциплин при подготовке специалистов инженерных специальностей 151001 и 151002.