Повышение надёжности отделочно-упрочняющей вибрационной обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Гребёнкин Роман Викторович

• Гребёнкин Роман Викторович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Гребёнкин Роман Викторович

Глава

Глава

2.6 Анализ процесса формирования геометрических параметров качества поверхностного слоя

2.7 Определение параметров упрочнения поверхностного слоя

2.8 Расчет необходимой продолжительности обработки

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Технологическое оборудование, используемое для проведения исследований

3.2. Измерительные приборы и приспособления для обработки

3.3. Выбор марки обрабатываемых материалов

3.4. Подготовка рабочей среды 78 3.5 Методика определения шероховатости поверхности образцов 79 3.6. Методика исследования микротвердости обработанной поверхности

3.7 Исследование степени деформации при ВиОУО

3.8 Методика исследование времени появления перенаклепа 87 3.9. Методика исследований усталостной долговечности 89 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОЙ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ В СРЕДЕ СТАЛЬНЫХ ШАРИКОВ

4.1 Исследование степени деформации поверхностного слоя детали

4.2 Исследование формирования физико-механических свойств поверхностного слоя при ВиОУО

4.3 Экспериментальные исследования среднего

арифметического отклонения профиля обработанной поверхности

4.4 Исследование величины коэффициента кэф

4.5 Определение коэффициента кТЖ

4.6 Расчет параметров надежности ТП в зависимости от технологических параметров и характеристик среды

4.7 Исследования усталостной долговечности

4.8 Исследование возможности контроля процесса вибрационной отделочно-упрочняющей обработки путем замера работы выхода электрона

Глава 5 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО

ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВИБРАЦИОННОЙ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ

ОБРАБОТКИ

5.1 Оценка надежности технологического процесса

5.2 Автоматизация принятия технологических решений по обеспечению надежности

5.3 Разработка методики проектирования технологических процессов ВиОУО

5.4 Практическое применение результатов исследований ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 142 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 144 Приложение 1. Акт внедрения

Принятые сокращения и условные обозначения

ППД - поверхностное пластическое деформирование; ТП - технологический процесс;

ВиОУО - вибрационная отделочно - упрочняющая обработка;

ТЖ - технологическая жидкость; А - амплитуда колебаний рабочей камеры; с- частота колебаний рабочей камеры;

кэф - коэффициент, учитывающий влияние соседних шариков; я - радиус шарика;

а - угол встречи шарика с поверхностью детали; рш - плотность материала шарика;

с - коэффициент несущей способности контактной поверхности;

&Т - предел текучести материала детали;

- коэффициент, учитывающий влияние шероховатости поверхности детали на площадь фактического контакта; Нтх - максимальная глубина внедрения шарика;

/ - коэффициент трения скольжения индентора по материалу обрабатываемой детали;

а, Ь - полуоси эллипса контакта;

КауСт - среднее арифметическое отклонение установившейся шероховатости поверхности;

кТЖ - коэффициент, учитывающий влияние объема подаваемой технологической жидкости;

ат - предел текучести материала детали;

Р - контактная нагрузка;

кн - глубина упрочненного слоя;

е - степень деформации; р

- .■' - энергия удара индентора; иб - пластическая твердость материала; НВ - твердость материала по Бринеллю; г) - динамический коэффициент твёрдости; Кт - коэффициент точности (по контролируемому параметру; Кр - коэффициент мгновенного рассеивания (по контролируемому параметру) ;

Кс - коэффициент смещения (контролируемого параметра) ;

Кз (г) - Коэффициент запаса точности (по контролируемому параметру).

Т - допуск на контролируемый параметр;

р

ю - поле рассеяния, или разность максимального и минимального значений контролируемого параметра за установленное (контрольное) время;

о -среднеквадратическое отклонение контролируемого параметра;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надёжности отделочно-упрочняющей вибрационной обработки»

Введение

Качество и долговечность деталей в процессе их эксплуатации в машине играет важную роль при выпуске современных изделий. Эксплуатационные свойства деталей формируются в процессе её изготовления на всех этапах обработки (очень важно учитывать явление технологической наследственности). Однако наибольшее влияние оказывают финишные операции. Повышение надежности и долговечности деталей машин в наибольшей мере определяются параметрами качества поверхностного слоя. следовательно для увеличения жизненного цикла изделий машиностроения необходимо вносить серьезные изменения в технологию изготовления их деталей.

Для повышения качества поверхностного слоя на финишных операциях широко применяются методы обработки поверхностным пластическим деформированием (ППД), при которых не осуществляется резание поверхностного слоя, а происходит деформирование локальных объемов поверхностного слоя специальным инструментом, представляющим собой, чаще всего, сферический индентор либо их совокупность.

После обработки методами ППД происходит снижение шероховатости поверхности, увеличение ее микротвердости; в поверхностном слое создаются сжимающие остаточные напряжения. В результате происходит значительное повышение эксплуатационных свойств обработанных деталей (усталостной прочности и долговечности, износостойкости, контактной жесткости и т.п.)

Большой интерес инженеров к методам обработки ППД можно объяснить их универсальностью, сравнительно низкой себестоимостью и возможностью обрабатывать детали различной конфигурации.

Процессы обработки ППД могут осуществляться как инструментом в закрепленном состоянии, так и гибкой гранулированной средой.

При проектировании технологических процессов обработки ППД возникают сложные задачи поиска оптимальных сочетаний технологических режимов и характеристик обрабатывающего инструмента, так как они определяют

эксплуатационные показатели деталей путем достижения требуемых параметров качества поверхностного слоя. Во многих случаях проектирование технологических процессов производится на основании сложных эмпирических зависимостей, которые имеют очень ограниченную область применения. Для успешного технологического проектирования желательно иметь такую методику расчета оптимальных технологических режимов, которая гарантировано обеспечит благоприятное распределение остаточных напряжений: поверхностный слой находится под действием сжимающих остаточных напряжений, которые уравновешиваются растягивающими остаточными напряжениями, расположенными в подповерхностном слое.

Применение вибрационной отделочно - упрочняющей обработки (ВиОУО), которая представляет собой один из наиболее перспективных и широко используемых методов обработки ППД гибкой гранулированной средой (стальными шариками), обусловлено её значительными преимуществами, такими как возможность одновременной обработки большого количества деталей, возможность обработки деталей со сложными фасонными поверхностями, высокая производительность процесса, возможность механизации и автоматизации загрузки и выгрузки обрабатываемых деталей.

Однако. несмотря на вышеуказанные преимущества и значительный опыт, накопленный в промышленности при реализации ВиОУО, сложность процессов, происходящих внутри рабочей камеры при её осуществлении, вызывает трудности при проведении технологической подготовки производства.

Цель работы заключается в повышении эффективности технологических процессов ВиОУО при гарантированном обеспечении их надежности на основе разработанных математических моделей формирования параметров поверхностного слоя обработанных деталей.

Для ее реализации необходимо решить следующие задачи:

1. Теоретическое моделирование процесса образования шероховатости обработанной поверхности, степени деформации и глубины упрочненного слоя.

2. Оценка влияния технологических режимов процесса и объема смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС) на показатели надежности технологических систем ВиОУО.

3. Разработка методики расчета показателей надежности технологических систем ВиОУО.

4. Разработка методики проектирования высокоэффективных технологических процессов ВиОУО с учетом обеспечения их надежности.

Объектом исследования являются технологические процессы ВиОУО.

Предметом исследования является процесс формирования требуемых параметров качества поверхностного слоя деталей в результате ВиОУО при условии обеспечения надежности её технологической системы.

Методологической базой исследований является разработка основных закономерностей формирования качественных показателей поверхностного слоя при ВиОУО и обеспечение надежности процесса.

Методы исследования:

- базой для теоретических исследований являются основные положения таких областей науки, как технология машиностроения, теоретическая механика, теория вероятностей и математическая статистика, математическое моделирование;

- эксперименты были выполнены в заводских и кафедральных лабораториях, при этом использовались: опытно-промышленное оборудование, контрольно-измерительная аппаратура и поверенные приборы.

Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается путем постановки корректно сформулированной математической задачи, адекватностью полученных закономерностей влияния технологических параметров на качество поверхностного слоя обработанных деталей, использования современных приборов и оборудования для экспериментальных исследований, использованием статистической обработки результатов исследований, хорошей сходимостью

результатов теоретических расчетов с результатами экспериментов и апробация полученных рекомендаций в современном производстве.

Научная новизна. Получены зависимости для расчета влияния параметров колебаний, размеров и массы шариков, и свойств материалов обработанных деталей на параметры шероховатости поверхностного слоя, глубину упрочненного слоя и степень деформации, отличающиеся учетом влияния объема технологической жидкости и скорости соударения шариков с обрабатываемой поверхностью.

Разработана методика прогнозирования надежности технологических систем ВиОУО на стадии технологической подготовки производства.

Практическая значимость работы. Разработана методика инженерных расчетов параметров качества поверхностного слоя деталей после ВиОУО. Представлена методика оптимизации технологических процессов ВиОУО с одновременным обеспечением надежности технологической системы.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке теоретических зависимостей, раскрывающих сущность процесса влияния технологических режимов и параметров рабочих сред на качество обработанной поверхности (геометрические и физико-механические параметры поверхностного слоя), на основе которых разработана методика оптимизации технологического процесса ВиОУО с учетом обеспечения его надежности.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Зависимость для расчета шероховатости обработанной поверхности, отличающаяся учетом влияния объема подаваемой технологической жидкости.

2. Закономерности влияния технологических параметров ВиОУО на формирование параметров качества поверхностного слоя (глубины упрочненного слоя и степени деформации), отличающиеся учетом влияния объема подаваемой технологической жидкости и скорости соударения шариков с обрабатываемой поверхностью

3. Методика и алгоритм оптимизации технологических процессов ВиОУО с учетом обеспечения надежности технологической системы.

Личный вклад автора состоит в обосновании актуальности темы, постановке цели и задач исследований, разработке теоретических зависимостей, разработке методики и осуществлении экспериментов, анализе результатов, на основе которого произведены обоснованные выводы, корректные публикации результатов.

Апробация работы. Основные положения прошли апробацию при выполнении докладов на следующих Международных и всероссийских конференциях и симпозиумах:

• Инновации в машиностроении (ИнМаш-2015): VII Междунар. науч.-практ. конф., 23-25 сент. / КузГТУ. - Кемерово, 2015.

• Интегрированные, виброволновые технологии в машиностроении, металлообработке: междунар. науч. симп. технологов-машиностроителей, 30 сент. - 3 окт. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2015 г.

• Динамика технических систем «ДТС-2015» : XII междунар. науч.-техн. конф., 16-17 дек. 2015 г. [Электронный ресурс] / Дон. гос. техн. ун-т. -Ростов н/Д, 2016 г.

• Перспективные направления развития финишных методов обработки деталей; виброволновые технологии: Междунар. симп. технологов-машиностроителей, 14-17 сент. 2016 г. / Дон. гос. техн. ун-т. - Ростов н/Д, 2016 г.

• Состояние и перспективы развития сельскохозяйственного машиностроения: 10-я междунар. науч.- практ. конф. в рамках 20-й междунар. агропром. выставки "Интерагромаш-2017", 1-3 марта 2017 г. - Ростов н/Д, 2017 г.

• Современные тенденции в технологиях металлообработки и конструкциях металлообрабатывающих машин и комплектующих изделий: VII Всерос. науч.-техн. конф., 23-24 марта 2017 г. / Уфимский гос. авиац. техн. ун-т. -Уфа, 2017 г.

• Всероссийская научно-техническая конференция «Лучшие технологические школы россии» в рамках IV Международного технологического форума «Инновации. Технологии. Производство» . г. Рыбинск, Ярославской области, 24-27 апреля 2017 г.

• Виброволновые процессы в технологии обработки высокотехнологичных изделий. Международный научный симпозиум технологов-машиностроителей. Ростов н/Д, 3-7 октября,2017 г.

• X Международная научно-техническая конференция «Управление качеством продукции в машиностроении и авиакосмической технике (ТМ-18), г. Воронеж, 23-24 мая 2018 г.

• Международная конференция «ИнМаш-2017», г. Новосибирск, 18-21 сентября 2017 г.

• Международная научно-техническая конференция "Машиностроение и техносфера XXI века", 12-18 сентября 2017 г.

• Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Аспекты развития науки, образования и модернизации промышленности». Таганрог, 20-21 апреля 2017 г.

Публикации результатов работы. По материалам диссертационной работы опубликовано 15 научных работ, в том числе 5 статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, приложения. Основная часть работы изложена на 150 страницах, содержит 50 рисунков, 19 таблиц. Список литературы включает 98 наименований, в том числе 2 -зарубежных источника.

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» Донского государственного технического университета.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Сущность и технологические возможности вибрационной

отделочно-упрочняющей обработки

Вибрационная отделочно-упрочняющая обработка - получила широкое распространение в различных областях промышленности. При ее осуществлении происходит процесс многократного деформирования локальных объемов металла поверхностного слоя, приводящих к его упрочнению и снижению шероховатости поверхности. [2,3 ,32,45,50, 78, 89].

В процессе обработки металлические полированные шарики оказывают динамическое воздействие на деталь путем соударения с обрабатываемой поверхностью. Энергия соударения определяется параметрами колебаний (амплитудой и частотой), а также размерами и массой движущихся частиц (рис. 1.1). Детали могут совершать циркуляционное движение совместно с рабочей средой при свободной загрузке в рабочую камеру, либо закрепляться поштучно в специальных приспособлениях. Рабочая камера, установленная на пружинных опорах либо других упругих элементах, совершает колебания в одной плоскости, либо пространственные колебания.

Реализация технологии ВиОУО предопределяет создание технологического оснащения в виде оборудования (станков, аппаратов, вибрационных машин, установок), инструментов и вспомогательных или дополнительных устройств. При этом многообразие технологического применения колебаний различной частоты приводит к необходимости создания значительного многообразия вибрационных станков и средств их механизации и автоматизации. [13,98,99].

В общем случае вибрационный станок состоит из приводного двигателя, вибровозбудителя и рабочей камеры. Энергия, сообщаемая массе загрузки (рабочая среда и обрабатываемые детали), передается от двигателя на вибратор.

Таким образом, при анализе работы вибрационного станка приходится иметь дело со сложной электромеханической системой.

Из условий виброзащиты подвеска вибрационного станка выполняется из мягких упругих элементов, что обуславливает его работу в зарезонансном режиме.

Двигатель передает вращающий момент на дебалансный вал вибровозбудителя, являющегося источником колебаний, а от него - на рабочий орган. Вибрирующий рабочий орган передает колебания обрабатываемой среде. В свою очередь, инерционные, упругие и диссипативные свойства обрабатываемой среды влияют на движение рабочего органа, который, будучи связанным с вибровозбудителем, оказывает воздействие на вращение дебалансного вала, а тот - на двигатель.

В современном производстве широко используются различные средства технологического оснащения процессов вибрационной технологии, которые позволяют осуществлять большое количество отделочно-зачистных операций: очистка заготовок от загрязнений и окалины, удаление заусенцев, скругление острых кромок, шлифование и полирование, упрочняющаяи стабилизирующая обработка; мойка и сушка деталей, сообщение вибраций лезвийному металлорежущему инструменту и т.п.

Наиболее широкое распространение получили вибрационные устройства и станки, работающие в пределах низкочастотного спектра колебаний (10-50 Гц). Меньшую часть составляют ультразвуковые станки и установки. Тип привода такого станка: инерционный, эксцентриковый, электромагнитный, пневматический, магнитострикционный, ударный.

По характеру транспортирования различают устройства:

- с периодической загрузкой;

- с непрерывным движением массы среды и деталей.

Специфика конструктивного исполнения определяется формой и размерами рабочей камеры, а также их количеством, характеристикой упругих связей, траекторией колебаний и направлением вибрационного воздействия

(горизонтальное, вертикальное, наклонное, комбинированное).

Наибольшее распространение получили вибрационные станки с механическим инерционным приводом колебаний. В них колебания рабочей камеры создаются механическим вибратором (вращающемся валом с расположенными на нем дебалансами). Частота колебаний обычно находится в пределах 20-50 Гц, амплитуда от 0.3 -4,5 мм. Масса загрузки рабочей камере состоит из смеси деталей и частиц рабочей среды, которые осуществляют относительное перемещение, совершая следующие движения: колебания и медленное циркуляционное движение всей массы загрузки.

В большинстве случаев ВиОУО производится с непрерывной или периодической промывкой массы загрузки смазочно-охлаждающими технологическими средами (СОТС). Объем подаваемой СОТС оказывает значительное влияние на скорость циркуляции массы загрузки в рабочей камере. В состав СОТС могут вводиться химически-активные либо поверхностно-активные вещества, способствующие интенсификации процесса обработки.

СОТС оказывает влияние на обеспечение стабильно низкой температуры в рабочей камере для предотвращения термического воздействия на материал обрабатываемой детали.

технологическая жидкость

Рис. 1.1. Схема вибрационного станка 1 - рабочая камера; 2 - шланг для подвода технологической жидкости; 3 - помпа; 4 - бак-отстойник для ТЖ; 5 - шланг для отвода ТЖ; 6 - спиральная пружина; 7 -вибратор; 8 - дебаланс; 9 - основание.

Производительность процесса определяется режимами колебаний, размерами и массой шариков, временем обработки, объемом подаваемой СОТС и физико-химическими свойствами материала деталей. . [4, 52,60,61,84].

Результаты обработки определяются сложным комплексом явлений,

происходящих в рабочей камере: скоростью и углом соударений, ускорением движения частиц, давлением массы загрузки в нижней части контейнера, наличием химических реакций при введении в СОТС соответствующих добавок, физико-механическими свойствами обрабатываемого материала.

При ВиОУО могут осуществляться процессы полирования деталей сложного профиля, упрочнения поверхностного слоя обрабатываемых деталей; при внесении различных порошкообразных добавок - формирования защитных и антифрикционных покрытий.

В качестве рабочей среды при ВиОУО могут быть использованы полированные шарики из стали, либо из твердых сплавов; в некоторых случаях используются ролики от игольчатых подшипников. В последние годы появились данные об использовании при упрочняющей обработке циркониевых шариков.

В отличие от традиционных методов обработки на металлорежущем оборудовании возможна обработка деталей сложной конфигурации, материал которых может быть различным по химическим и физико-механическим свойствам. Размер деталей колеблется от нескольких миллиметров до нескольких метров, они могут иметь малую жесткость, внутренние полости и труднодоступные места.

Некоторые конструкции вибрационных станков дают возможность производить обработку деталей неограниченной длины, а также деталей больших габаритов. Процесс достаточно просто подвергается механизации и автоматизации. Разработаны автоматические станки, станки непрерывного действия, а также гибкие производственные модули на основе вибрационных станков.

При вибрационной отделочно-упрочняющей обработке возможно достижение шероховатости поверхности Яа до 0,08 мкм, упрочненного слоя глубиной до 800 мкм, степени деформации до 20%, сжимающих остаточных напряжений 100-150 МПа на глубине 0,5-1,0 мм, возможна ликвидация

концентраторов напряжений. ВиОУО способствует образованию равномерной мелкозернистой структуры, увеличению плотности дислокаций, превращению остаточного аустенита в более устойчивую мартенситную структуру [6,7,10,12,27]..

1.2 Обеспечение надежности технологических систем ВиОУО

Вопросам обеспечения надежности современных технологических систем, осуществляющих механическую обработку детали на различных стадиях технологического процесса посвящено значительное количество исследований [1,22,26,47,48,53,62,66]. Их авторы предлагают различные параметры оценки надежности таких систем и осуществляемых ими технологических процессов.

Надежность технологической системы и осуществляемого ей технологического процесса (ТП) - это свойство обеспечивать требуемые точность и качество детали, получаемые обработкой заготовки на одном или на нескольких этапах при условии сохранения на них промежуточных технологических параметров точности и качества в установленных пределах. [17,18,19,20].

Для обеспечения производительности и качества обработки такая система должна обладать высокой надежностью.

Анализ работы технологических систем с точки зрения надежности позволяет учитывать специфику обеспечения стабильности и качества различных методов обработки и выделять специфические особенности препятствующие их обеспечению.

К таким специфическим особенностям относят высокий уровень сложности средств технологического оснащения, возможность осуществления процессов диагностики и контроля, интенсификацию режимов обработки, концентрацию и дифференциацию технологических переходов и операций, комбинации различных

видов энергии, что в совокупности позволяет принимать меры по повышению надежности процесса обработки [29,34,81,82,83].

При обеспечении целенаправленного влияния на течение технологического процесса при использовании автоматизированного оборудования, течение процесса становится управляемым, что позволяет обеспечить требуемый уровень его надежности [1,26,82,83].

Возможность обеспечения оптимального сочетания различных параметров технологического процесса является положительной особенностью современных технологических систем. При технологической подготовке производства ставится задача обеспечить требуемое качество и высокую производительность обработки при сравнительно низкой себестоимости, что во многих случаях трудно осуществить. Следовательно, надежность работы технологической системы желательно обеспечивать как по техническим, так и по экономическим показателям. [16,28,40,57,85,86,92].

Обеспечение надежности технологических процессов и соответствующих средств технологического оснащения регламентируется ГОСТ 27.202-83 [19], в котором по заданным показателям качества и их разбросу рассчитываются специальные коэффициенты и по их величине определяется является ли технологический процесс надежным.

Для расчета величины этих коэффициентов необходимо учитывать уровень заданных показателей качества готового изделия (их номиналы и допуск), которые определяются требованиями конструкторской документации. Технологу предстоит решить сложную задачу: по оценке возможности обеспечения вышеуказанных требований, не привязываясь к техническому уровню изготавливаемого изделия. Следует иметь ввиду, что даже при низком качестве получаемой продукции реализуемый технологический процесс может обладать высокой надежностью.

При анализе технологического процесса ВиОУО и соответствующих технологических систем для его осуществления можно выделить следующие основные группы факторов, оказывающих значительное влияние на результаты технологического процесса:

а) параметры обрабатываемых заготовок: физико-механические характеристики и их соответствие требованиям чертежа, размерные и микрогеометрические характеристики и их соответствие требованиям чертежа;

б) технологические режимы: амплитудно-частотные характеристики движения рабочей камеры, относительный объем массы загрузки, наличие и интенсивность подачи СОТС;

в) параметры обрабатывающих сред: размеры и удельный вес шариков, физико-механические свойства материала шариков;

г) влияние человеческого фактора. [1,26,29,34].

При проведении исследований надежности технологических процессов и технологических систем для их осуществления, согласно ГОСТ 27.202-83, производится расчет следующих коэффициентов:

1. Коэффициент точности (по контролируемому параметру)

р

Кт = Т, (1.1)

р

где ю - поле рассеяния, или разность максимального и минимального значений контролируемого параметра за установленное (контрольное) время; Т - допуск на контролируемый параметр.

При нормальном законе распределения контролируемого параметра

сор = 6^, (1.2)

где о -среднеквадратическое отклонение контролируемого параметра.

Процесс или его элемент стабильно обеспечивают точность контролируемого параметра, если

Кт £ Кто £ 1, (1.3)

где Кто - нормативное (предельное, технически обоснованное) значение Кт.

2. Коэффициент мгновенного рассеивания (по контролируемому параметру)

, (1.4)

р

где ш (г) - поле рассеяния контролируемого параметра в момент времени г.

3. Коэффициент смещения (контролируемого параметра)

КМ) ^ (1.5)

где Д(г) - среднее значение отклонения контролируемого параметра относительно середины поля допуска в момент времени т,

Д(г) = |У(г) - у0\ (1.6)

где у (г) - среднее значение контролируемого параметра; у0 - значение параметра,

соответствующее середине поля допуска (при симметричном поле допуска значение у0, совпадает с номинальным значением параметра уном).

4. Коэффициент запаса точности (по контролируемому параметру):

Кз(г) = 0,5- Кс -0,5Кр. (1.7)

При контроле точности должно выполняться условие Кз (т) > 0.

Таким образом для расчета вышеприведенных необходимо провести

большое число экспериментальных исследований обработки деталей в

действующем производстве с последующей статистической обработкой

результатов для расчета перечисленных коэффициентов.

21

Создание теоретических моделей расчета параметров упрочнения деталей при ВиОУО позволит осуществлять аналитическое прогнозирование параметров надежности с учетом предполагаемого разброса входящих технологических факторов, приведенных выше.

1.3 Краткий обзор работ в области вибрационной отделочно-упрочняющей обработки

Как указывалось выше, широкие технологические возможности ВиОУО в сочетании со значительной производительностью процесса, привлекают внимание многочисленных исследователей. Сложность проведения исследований вызывается большим количеством технологических факторов, влияющих на результаты обработки, неоднозначностью трактовки сущности физико-химических процессов, происходящих при взаимодействии обрабатывающей среды, как с поверхностью рабочей камеры, так и с поверхностью обрабатываемых деталей. Кроме того, не всегда возможно установить четкую связь режимов обработки с повышением эксплуатационных свойств обработанных деталей.

При проведении теоретических исследований произведен анализ следующих работ [2,3,4, 32,45,81,84,85,,89,92,78,93]. Также возникла необходимость рассмотреть результаты исследований в области обработки ППД, основными из которых являются работы И.В Кудрявцева, В.М. Смелянского, Д. Д. Папшева, М.С. Дрозда, В.В.Петросова, , В. П. Пшибыльского, Ю.И. Сидякина [23,24,25,36,37,38, 54,55,63,71,72,73,74,75].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гребёнкин Роман Викторович, 2019 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Андросов А.А. Надежность технических систем: Учеб. пособие.-Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2000. -169 с.

2. Бабичев, А. П. Основы вибрационной обработки / А. П. Бабичев, И. А. Бабичев: под ред. И. Ф. Гончаревича. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - Ростов н/Д: Изд-во ДГТУ, 2008. - 694 с.

3. Бабичев, А.П. Вибрационная обработка деталей / А. П. Бабичев. - М.: Машиностроение, 1974. 134 с.

4. Бабичев, А.П., Теоретико-вероятностная модель процесса виброобработки плоской детали в случае эллиптических пятен контакта / А. П. Бабичев, Н.Т. Мишняков / Прогрессивная отделочно-упрочняющая технология: Межвуз. сб. - Ростов н/Д, 1981. - С. 8 - 10.

5. Бардинова, С. Н. Исследование качества поверхностного слоя при дробеструйной обработке в ремонтном производстве: автореф. дис....канд. техн. наук: 05.02.08 - Рыбинск, 2013. - 17 с.

6. Безъязычный, В. Ф. Влияние качества поверхностного слоя после механической обработки на эксплуатационные свойства деталей машин / В. Ф. Безъязычный // Инженерный журнал. - 2001. - № 4. - С. 9-16.

7. Беляев В.Н., Иванов В.П. и др. Эффективные технологии поверхностного прастического деформирования и комбинированной обработки: Изд. «Спектр» Москва, 2014

8. Биргер, И. А. Остаточные напряжения /И. А. Биргер. - М.: Машгиз. 1963. -232 с.

9. Блюменштейн, В. Ю. Механика технологического наследования как научная основа проектирования процессов упрочнения деталей машин поверхностным пластическим деформированием: Дис. ... докт. техн. наук: 05.02.08 - М:, 2002 - 595 с.

10. Бойцов, В. Б. Технологические методы повышения прочности и долговечности /В. Б. Бойцов, А. О. Чернявский. - М.: Машиностроение, 2005 - 127 с.

11.Бурлаченко О.В., Шумячер В.М. Информационно-технологическое обеспечение эксплуатационных свойств машин и оборудования на основе системы комплексных воздействий: монография / ВолгГАСУ; ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ. - Волгоград, 2005. - 265 с.

12.Бутенко, В. И. Наукоемкие технологии создания высокоресурсных деталей машин / В. И. Бутенко, Д. С. Дуров, Р. Г. Шаповалов. - Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2014. - 404 с.

13.Вибрации в технике. Справ. в 6 т., Под ред. Ф.М.Диментберга, К.С.Колесникова. М.: Машиностроение, 1980.

14.Горохов В.А. Обработка деталей пластическим деформированием. - К.: Техника, 1978. - 192с.

15.Горохов В.А., Ф.Г. Схиртладзе, Беляков Н.В., Махаринский Е.И., Махаринский Ю.Е., Ольшанский В.И. Основы технологии машиностроения и формализованный синтез технологических процессов.- Старый Оскол «ТНТ», 2011

16.ГОСТ 18296-1972. Обработка поверхностным пластическим деформированием. Термины и определения. - Введ. 1972-12-25. - М.: Гос. Комитет стандартов Совета министров СССР. - 13 с.

17.ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности. 38 стр.

18.ГОСТ 27.004-85 Надежность в технике. Системы технологические. Термины и определения. 10 стр.

19.ГОСТ 27.202-83 Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции

20.ГОСТ 27.204-83 Надежность в технике. Технологические системы. Технические требования к методам оценки надежности по параметрам производительности. 28 стр.

21.Григорович, В. К. Твердость и микротвердость материалов /В. К. Григорович - М.: 2011. - 278 с.

22.Григорьян Г. Д. Элементы надежности технологических процессов: учебное пособие. Киев; Одесса: Вища школа. Головное издательство, 1984, 214 с.

23. Дрозд, М. С. Исследование деформаций металла при ППД стальных деталей / М. С. Дрозд, А. В. Шевченко // Повышение циклической прочности материалов методами ППД: сб. ст. - Пермь: ППИ, 1974. - С. 15-16.

24. Дрозд, М.С. Инженерные расчёты упругопластической контактной деформации / М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. - М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

25.Дрозд, М.С. Определение механических свойств металла без разрушения / М. С. Дрозд. - М.: Металлургия, 1965. - 172 с.

26.Дубровский П.В. Обеспечение надежности технологических процессов: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000.

27.Жасимов М.М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании. Флма-ата: Наука, 1986. - 208 с.

28.Ибрагимов Х.И., Корольков В.А. Работа выхода электрона в физико-химических исследованиях.-М.: Интермет Инжиниринг, 2002. - 526 с.

29.Казаков Д.В. Повышение надежности технологического процесса центробежно-ротационной обработки в среде стальных шаров. Дис....канд. техн. наук. Ростов н/Д, 2015

30.Качество машин: Справочник. Под ред. Суслова А. Г. и др. - М.: Машиностроение, 1995 - т.1 - 256 с., т. 2 - 430 с.

31.Кильчевский, Н.А. Динамическое контактное сжатие твёрдых тел / Н. А. Кильчевский. - Киев: Наук. думка, 1976. - 314 с.

32.Копылов, Ю. Р. Динамика процессов виброударного упрочнения/ Ю. Р. Копылов. Воронеж.: ИПЦ «Научная книга», - 2011. - 569 с.

33.Королев, А.В. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки: в 2-х т. / А.В. Королев, Ю.К. Новоселов. - Саратов: Изд-во Саратов. Ун-та, 1989. - 191 с.

34.Корольков Ю. В. Повышение надежности технологического процесса центробежно-ротационной обработки в среде абразива. Дис....канд. техн. наук. Ростов н/Д, 2011

35.Кроха В. А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. - М.: машиностроение, 1980. - 157 с.

36.Кудрявцев И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении. - М., 1951

37.Кудрявцев И.В. и др. Повышение прочности и долговечности крупных деталей машин поверхностным наклепом. М. НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1970, - 144с.

38.Кудрявцев И.В. Основы выбора режима упрочняющего поверхностного наклепа ударным способом. В кн.: Повышение долговечности деталей машин методами поверхностного наклепа. Тр. ЦНИИТМАШ, вып. 108, 1965. - С. 6-34.

39.Кулик В.К. Прогрессивные процессы обработки фасонных поверхностей. -Киев: Техника., 1987 - 176 с.

40. Лебедев, В. А. Энергетические аспекты упрочнения деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования / В. А. Лебедев. -Ростов-на-Дону, Издательский центр ДГТУ. 2007.

41.Левинская И. М. Вiбраци в техтщ та технолопях, № 2 (58), 2010

42.Марковец, М.П. Определение механических свойств металлов по твердости/ М. П. Марковец - М.:Машиностроение,1979.-191с.

43.Маталин А. А. Технология машиностроения. Учебник для машиностроительных вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1985

44.Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности машин. - Киев: Техника, 1971 - 144 с.

45.Матюхин Е.В. Исследование процесса виброударного упрочнения металлообрабатывающего инструмента: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.02.08. - Москва, 1979 - 23 с.

46.Михин, Н.М. Внешнее трение твёрдых тел / Н. М. Михин. - М.: Наука, 1977 - 222 с.

47.Надежность и эффективность в технике: Справочник. В 10 т. Т.7. Качество и надежность в производстве / Под ред. И.В. Апполонова - М.: Машиностроение, 1989.-280с.

48.Надежность технических систем: Справочник / Ю.К.Беляев, В.А.Богатырев, В.В.Болотин и др.; под ред. И.А.Ушакова. - М.: Радио и связь, 1985 - 608 с.

49.Непомнящий Е.Ф. Трение и износ под воздействием струи твердых сферических частиц.// Контактное взаимодействие твердых тел и расчет сил трения и износа.-М.:Наука,1971.-С.190-200.

50. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник - М.: Машиностроение, 1987 - 328 с.

51.Олейник Н.В., Кычин В.П., Луговской А.Л. Поверхностное динамическое упрочнение деталей машин. - К.: Техника, 1984. - 151с.

52. Отделочные операции в машиностроении. Справочник / под общ. ред. П. А. Руденко - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Техника, 1990 - 150 с.

53.Оценка надежности технологических систем по параметрам точности. Методические указания - Белорусская государственная сельскохозяйственная академия; сост. Савенок Л.И.- Горки 2009 - 12 с.

54.Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 1978. - 152 с.

55.Петросов В.В. Гидродробеструйное упрочнение деталей и инструмента. -М.: Машиностроение, 1977 - 166 с.

56. Повышение прочности и долговечности крупных деталей машин поверхностным наклепом / И. В. Кудрявцев [и др.]. - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1970. - 144 с.

57.Подольский М. А. Технологические процессы поверхностного пластического деформирования: Монография. - Иркутск, 2007. 187 с.

58.Полевой С.Н., Евдокимов В.Д. Упрочнение машиностроительных материалов. Справочник. 2-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1994. - 496с.

59.Поляк М.С. Технология упрочнения. В 2 т. М.: Л.В.М. - СКРИПТ, Машиностроение, 1995. - 832с, 688с.

60.Прокопец Г.А. Интенсификация процесса виброударной обработки на основе повышения эффективности виброударного воздействия и учета ударно-волновых процессов. Дис. ... канд.техн.наук, Ростов н/Д, 1995. -220 л. с ил., РИСХМ

61.Прокопец Г.А., Мул А.П., Мишняков Н.Т. Теоретико-вероятностный анализ формирования микрорельефа поверхности при ВиУО // Вопросы вибрационной технологии: Межвуз. сб. науч. тр. - Ростов н/Д, 1993 - с. 27 -36.

62.Проников А.С. Надёжность машин. - М.: Машиностроение, 1978 - 592 с.

63.Пшебыльский В.П. Технология поверхностной пластической обработки. -М.: Металлургия, 1991 - 476 с.

64.Пэжина П. Основные вопросы вязкопластичности. М., Мир, 1968, 176 с.

65.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М., Наука, 1979, 744 с.

66.Рыжкин А.А., Слюсарь Б.Н., Шучев К.Г. Основы теории надежности: Учеб. пособие. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ. 2002. - 182 с.

67.Рыжов, Э. В. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин/Э. В. Рыжов, О. В. Рыжов, А. Г. Суслов, В. П. Федоров. -М.: Машиностроение, 1979. - 176 с., ил - (Б-ка технолога).

68.Рыковский Б.П., В.А. Смирнов, Г.И. Щетинин Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985

69.Саверин М.М. Дробеструйный наклеп. Теоретические основы и практика применения. М.: Машгиз, 1955. - 312 с.

70.САПР изделий и технологических процессов в машиностроении / Р.А. Аллик, В.И. Бороднянский, А.Г. Бурин и др., под общ. ред. Р.А. Аллика. -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1986 - 319 с.

71.Сидякин Ю.И. Разработка методов расчета упругопластических контактных деформаций в процессах упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием: автореф. дисс. докт. техн. наук: 01.02.06/Сидякин Юрий Иванович. - М., 2002. - 34 с.

72.Сидякин, Ю.И. Повышение эффективности упрочняющей механической обработки валов обкаткой их роликами или шариками. / Ю.И. Сидякин. // Вестник машиностроения, 2001, № 2. - С. 43-49.

73.Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. - М.: Машиностроение, 2002

74.Смелянский В.М. Механика упрочнения поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования. - М.: объединение «Машмир», 1992 - 60 с.

75.Смелянский В.М. Механика формирования поверхностного слоя деталей машин в технологических процессах поверхностного пластического деформирования: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.08 - М., 1986 - 46 с.

76.Сулима А.М. и др. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин / Сулима А.М., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д.-М.: Машиностроение, 1988. - 240с.

77.Суслов А.Г., Дальский А.М. - Научные основы технологии машиностроения - 2002

78.Сухов, М. В. Оптимизация технологических параметров вибрационной отделочно - упрочняющей обработки: Дис. .канд. техн. наук: 05.02.08 -Ростов н/Д, 2014. - 165 с.

79.Сыроегина Н.А. Ударное вибронакатывание. В кн.: Новые технологические процессы и оборудование для поверхностной пластической обработки материалов. Тез. докл. Всесоюзн. науч. - техн. конф. Брянск, 1986.

80.Такео Екобори Научные основы прочности и разрушения материалов. К., Наукова Думка, 1978, 352 с.

81.Тамаркин М.А. и др. Обеспечение надежности технологических процессов отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки стальными шариками. / Тамаркин М.А., Тищенко э.э., Казаков Д.В., Исаев А.Г. Вестник машиностроения. - 2017. - № 1. - С. 80-83

82.Тамаркин М.А. и др. Повышение надежности технологических процессов вибрационной отделочно-упрочняющей обработки деталей./ Вестник РГАТУ имени П.А.Соловьева. 2017. №2 (41)

83.Тамаркин М.А. и др. Повышение надежности технологических процессов обработки деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования./ Упрочняющие технологии и покрытия, №8, 2015

84. Тамаркин М.А. Исследование и разработка методических основ расчета оптимальных технологических параметров процесса вибрационной обработки: Дис. ... канд.техн. наук: 05.02.08.-Ростов н/Д, 1982. - 166с.

85.Тамаркин М.А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразивами. Дис. докт. техн. наук . Ростов-на-Дону, 1995 г.

86.Технологическое обеспечение качества поверхности и эксплуатационных свойств деталей машин / М. А. Тамаркин [и др.]. - Ростов-на-Дону.: Издательский центр ДГТУ, 2013

87. Тищенко Э.Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработки: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ростов н/Д, 2004.

88.Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. 1981.

89.Устинов В.П. Исследование основных закономерностей процесса вибрационной отделочно-упрочняющей обработки деталей в металлических средах. Автореф. дис. канд. техн. наук. Ростов н/Д, 1970

90.Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1999. - 592 с

91.Хусу А.П. и др. Шероховатость поверхностей. Теоретико-вероятностный подход / Хусу А.П., Виттенберг Ю.Р., Пальмов В.А. - М.: Наука, 1975 - 343 с.

92.Чаава М.М. Оптимизация технологических параметров вибрационной отделочной обработки. Дис. ... канд.техн.наук, Ростов н/Д, 1997. -152 л. с ил., ДГТУ

93.Шведова А.С. Повышение эксплуатационных свойств деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформироваиия. Дис. ... канд.техн.наук, Ростов н/Д, 2016. -144 л. с ил., ДГТУ

94.Щерба Л.М. Проектирование технологических процессов виброударной отделочной обработки шарико-стержневым упрочнителем с учетом снижения шума в рабочей зоне. Дис. ... канд.техн.наук, Ростов н/Д, 2003. -172 с.

95. Эффективные технологии поверхностного пластического деформирования и комбинированной обработки. Издание: 1-е., Москва 2014

96.Ящерицын П.И., Мартынов А.Н. Чистовая обработка деталей в машиностроении. - Минск: Вышейш. шк., 1983 - 191 с.

97.Boutreaux T. et al. Propagation of a pressure step in a granular material: The role of wall friction. Phys.Rev.E-1997.-55, No.5b, p. 57-59.

98.Jaeger, M., Nagel, S.R., Behringer, R.P. Granular solids, liquids, and gases. Rev.Mod. Phys., 68, p. 1259-1273.

99.Yokomithi I. et al. Impact Damper with Granular Materials for Multibody System. Trans. ASME, J. Pressure Wessel Technol. 1996, 11, pp.160-166

100. Heywood, R.B. Designing against fatigue.- London: Chapman and Hall Ltd., 1962. - 504 p.