Повышение точности трубных корпусов-оболочек с учетом технологического наследования при обработке и сборке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Матвеев Иван Александрович

• Матвеев Иван Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Матвеев Иван Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ДВИГАТЕЛЯ, ТРЕБОВАНИЙ К НИМ И ФАКТИЧЕСКОЕ ИХ ВЫПОЛНЕНИЕ

1.1 Назначение изделия, узла и детали

1.1.1 Штатный Град

1.1.2 Торнадо-Г

1.2 Обзор ранее выполняемых исследований

1.3 Возможность применения компьютерного моделирования в решении технологических задач

1.4 Цели и задачи работы

2 АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ

2.1 Характеристика способа получения цельной заготовки трубы двигателя

2.2 Типаж труб, изготавливаемых комбинированием обработки резанием и давлением

2.3 Типовая технология изготовления трубы двигателя комбинированием обработки резанием и давлением

2.4 Точность диаметральных размеров при токарной обработке перед ротационной вытяжкой

2.5 Выводы

3 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАСЛЕДОВАНИЯ НА ТОЧНОСТЬ

РАЗМЕРОВ ТРУБЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСЛЕ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ

3.1 Корреляционная связь размеров базового отверстия до и после ротационной вытяжки

3.1.1 Предварительная обработка результатов эксперимента

3.1.2 Расчет коэффициента корреляции и корреляционного отношения

3.1.3 Проверка адекватности модели

3.1.4 Оценка значимости коэффициента корреляции

3.1.5 Построение доверительных границ для линии регрессии

3.1.6 Проверка ручного счета в системе STATISTICA

3.2 Влияние твердости заготовки на точность диаметральных размеров

3.3 Точность массы и внутреннего объема трубы двигателя

3.4 Выводы

4 ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ ДВИГАТЕЛЯ НА БИЕНИЕ БАЗОВЫХ ТОРЦОВ

4.1 Контрольный стенд для проверки радиального биения центральной части базовой детали и ее торцовых биений

4.2 Влияние овальности базовых поверхностей на погрешности измерения радиального биения в призмах

4.3 Радиальное и торцовое биения типовой детали

4.4 Влияние схемы базирования на торцовое биение

4.5 Выводы

5 ВЛИЯНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЫ ДВИГАТЕЛЯ НА ПОГРЕШНОСТИ СБОРКИ УЗЛА

5.1 Анализ технических требований к ракетному двигателю

5.2 Статистические исследования точности параметров ракетного двигателя

5.3 Выводы

6 ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ И СБОРКИ

ДВИГАТЕЛЯ

6.1 Компенсация влияния упругих деформаций заготовок полых осесимметричных корпусов при закреплении в трехкулачковых патронах

6.1.1 Моделирование упругих деформаций в среде SOLID WORKS

6.1.2 Экспериментальное определение упругих деформаций

6.1.3 Нахождение параметров полной присоединенной окружности в системе

МаШСЛБ

6.2. Анализ способа контроля входимости снаряда в трубу пусковой установки 122 6.2.1 Методика косвенного измерения диаметра прилегающего цилиндра сборного протяженного цилиндрического корпуса

6.3 Апробация и экономический эффект результатов исследования и разработанных рекомендаций

6.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 П

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 П

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 П

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности трубных корпусов-оболочек с учетом технологического наследования при обработке и сборке»

ВВЕДЕНИЕ

Реактивные системы залпового огня (РСЗО) находятся на вооружении армий ведущих мировых держав. Существенное расширение круга огневых задач, решаемых РСЗО в современном общевойсковом бою, необходимость поражения целей различных конфигураций и размеров выдвигают требование к оптимизации рассеивания реактивных снарядов (РС) и повышению точности стрельбы. Одной из ответственных корпусных деталей РС, оказывающих влияние на тактико-технические характеристики (ТТХ) РСЗО, является труба двигателя. Растущая потребность в производстве данных изделий, наряду с предъявляемыми к ним высокими требованиями по точности геометрической формы и размерам, качеству поверхности и механическим свойствам, связанным с обеспечением надежности эксплуатации в условиях агрессивной среды, высоких температур и давлений, определяют необходимость совершенствования методов их изготовления. Исходя из этого, в современном машиностроении наблюдается тенденция к уменьшению металлоемкости изделий при сохранении их функциональных характеристик. Такое направление достигается за счет минимизации толщины стенок при одновременном повышении прочности материала. При этом основные технологические затруднения возникают при обработке изделий нежесткой конструкции, к которым относятся трубы двигателя. На предприятии АО «НПО «СПЛАВ» стоит вопрос повышения точностной надежности обработки труб длиной более 1 м.

Проводимые ранее исследования по повышению точности изготовления и сборки труб двигателя, рядом авторов: Ямниковым А.С., Семиным В.В., Илюхиным А.Ю., Минаевым В.С., Илюхиной О.В. и другими, связаны с методом штамповки. В данный момент используется метод ротационной вытяжки, внедренный в действующее производство на основе исследований авторов: Трегубова В.И., Белова А.Е., Яковлева С.С. и других, где влияние наследственных связей ранее не изучалось. Исходя из необходимости повышения ТТХ РС, актуальным является

обоснование новых технологических решений, обеспечивающих заданную точность обработки, и снижающих трудоемкость изготовления труб двигателя.

Цель работы заключается в повышении размерной и массовой точности труб двигателя путем снижения влияния технологической наследственности. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать точность изготовления труб двигателя из заготовок, полученных методами штамповки и ротационной вытяжки.

2. Провести теоретические и экспериментальные исследования по выявлению технологического наследования погрешностей изготовления трубы двигателя и их передачи на погрешности сборки.

3. Провести компьютерное моделирование и экспериментальное определение погрешностей закрепления труб двигателя.

4. Исследовать и обосновать рациональные схемы технологического контроля биения базовых поверхностей заготовки и сборного корпуса реактивного снаряда при учете систематических погрешностей формы и положения базовых поверхностей.

5. Разработать рекомендации по совершенствованию технологического процесса изготовления труб и сборки двигателя и внедрить результаты исследований в производство.

Объектом исследования являются технологические процессы механической обработки труб и сборки двигателя.

Предметом исследования является выявление и формализация наследственных связей в виде регрессионных и корреляционных зависимостей в комплексной технологии изготовления трубы двигателя способами давления и резания и сборки двигателя.

Методологической базой исследований является определение технологических закономерностей передачи наследственных связей от предшествующих операций к последующим, на базе которых формируются выходные параметры изделий при сборке.

Теоретической базой исследований являются теоретические основы технологии машиностроения, математическая статистика, теория технологической наследственности, теория резания.

Экспериментальной базой исследований являются действующие технологические процессы производства труб двигателя на АО «НПО «СПЛАВ», поверенные универсальные измерительные приборы и специальные контрольные стенды, используемые в АО «НПО «СПЛАВ».

Научные результаты, выносимые на защиту:

1. Теоретическая и экспериментальная зависимость влияния наследственных связей на точностные параметры изделий и пути их снижения.

2. Компьютерное моделирование погрешностей закрепления и обработки труб двигателя.

3. Экспериментальные исследования погрешностей закрепления, подтверждающие их адекватность компьютерному моделированию.

4. Методы реализации путей снижения влияния технологической наследственности.

Научная новизна.

Установлены зависимости, связывающие параметры полуфабриката на начальных стадиях технологического процесса (твердость материала, колебания внутреннего диаметра заготовки трубы), и характерных схем базирования и закрепления заготовок с параметрами точности готовой трубы (радиальное и торцовое биение базовых поверхностей, объем камеры сгорания, масса трубы), а также с параметрами геометрической точности собранных двигателей (фактический размер вхождения и биение соплового отверстия).

Уточнена зависимость зазора между прилегающими контурами собранного ступенчатого корпуса и искривленным цилиндрическим отверстием, обеспечивающего гарантированное вхождение ступенчатого корпуса в отверстие.

Теоретическая значимость работы заключается в установлении зависимостей, связывающих влияние наследственных свойств труб двигателя при комбинировании обработки давлением и резанием.

Практическая значимость работы. Даны рекомендации по повышению точности процессов токарной обработки труб двигателя и их сборки на основе предложенных технологических решений. В частности, теоретически обоснованы изменение схемы базирования на финишной операции одновременной подрезки базовых торцов трубы и применение зажима с регламентированной силой.

Доказано, что для контроля радиального биения деталей, имеющих существенную овальность базовых поверхностей, целесообразно использовать призмы с углом 90°, исключающим влияние овальности на измерение радиального биения.

Обоснован и предложен новый способ непосредственного измерения размера прилегающего контура собранного ступенчатого корпуса и искривленным цилиндрическим отверстием, обеспечивающего гарантированное вхождение ступенчатого корпуса в отверстие.

Экспериментальные исследования произведены в производственных условиях на АО «НПО «СПЛАВ». Технологические рекомендации, разработанные на основании исследований, приняты к внедрению на данном предприятии. Ожидаемый экономический эффект составит 100 тыс. рублей в год.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационная работа представляет собой обоснование новых технологических решений, обеспечивающих заданную точность обработки, повышения массовой точности, и снижающих трудоемкость изготовления труб двигателя.

Содержание исследований соответствует специальности 05.02.08 «Технология машиностроения». Область исследования: №2 (технологические процессы, операции, установы, позиции, технологические переходы и рабочие хода, обеспечивающие повышение качества изделий) и №6 (технологическая наследственность в машиностроении).

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийских конференциях, конференциях с международным участием и международных симпозиумах, а также на ежегодных НТК преподавателей и сотрудников ТулГУ в 2015-2018 г.: XIV ВНТК студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых: «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов», Тула, 2015 г.; XV ВНТК с международным участием: «Механики XXI веку», Братск, 2016 г.; МНТК: «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении», Севастополь, 2016 г.; Международный научный симпозиум технологов-машиностроителей: «Перспективные направления развития финишных методов обработки деталей; виброволновые технологии», Ростов-на-Дону, 2016 г.; XVII ВНТК: «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации - 2016», Пермь, 2016 г.; XIII МНТК молодых исследователей: «Содружество наук. Барано-вичи-2017»; XIII МНТК: «Динамика технических систем - 2017», Ростов-на-Дону, 2017 г.

Публикации результатов работы. По материалам диссертации опубликовано 38 научных работ, в том числе 19 статей в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК РФ, из них 2 статьи, входящие в международную систему цитирования Scopus, а также одна монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из: введения; шести глав; заключения; списка сокращений и условных обозначений; словаря терминов; списка литературы; приложений. Основная часть работы изложена на 168 страницах, содержит 69 рисунков, 23 таблицы. Список использованных источников включает 120 наименований.

1 АНАЛИЗ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ ДВИГАТЕЛЯ,

ТРЕБОВАНИЙ К НИМ И ФАКТИЧЕСКОЕ ИХ ВЫПОЛНЕНИЕ

В современном машиностроении, начавшийся подъем промышленного производства, требует возрастающего выпуска прецизионных машин и механизмов. Производство таких изделий неразрывно связано с ростом объема изготовления изделий высокой точности, которые широко используются в станкостроительной, ракетостроительной и др. отраслях промышленности. При этом основные технологические затруднения возникают при обработке изделий нежесткой конструкции, в том числе и тонкостенных.

Реактивные системы залпового огня (РСЗО) находятся на вооружении армий ведущих мировых держав. Существенное расширение круга огневых задач, решаемых РСЗО в современном общевойсковом бою, необходимость поражения целей различных конфигураций и размеров выдвигают требование к оптимизации рассеивания реактивных снарядов (РС) и повышению точности стрельбы.

Одной из ответственных корпусных деталей РС, оказывающих влияние на тактико-технические характеристики (ТТХ) РСЗО, является труба двигателя. Растущая потребность в производстве данных изделий, наряду с предъявляемыми к ним высокими требованиями по точности геометрической формы, диаметральным размерам, толщине стенки, качеству поверхности и механическим свойствам, связанным с обеспечением надежности эксплуатации в условиях агрессивной среды, высоких температур и давлений, определяют необходимость совершенствования методов их изготовления. Поэтому важнейшими задачами, стоящими перед промышленностью, являются повышение качества выпускаемой продукции, экономия материала и повышение производительности труда.

Исходя из этого, в современном машиностроении в некоторых его отраслях наблюдается тенденция к уменьшению металлоемкости изделий при сохранении их функциональных характеристик. Такое направление достигается за счет минимизации толщины стенок при одновременном повышении прочности материала.

При этом основные технологические затруднения возникают при обработке изделий нежесткой конструкции, к которым относятся трубы двигателя. На производстве стоит вопрос повышения точностной надежности обработки данных изделий, длиной более 1 м.

03.02.2017 г. в рамках рабочей поездки в Тулу Министр обороны России генерал армии Сергей Шойгу посетил Научно-производственное объединение «Сплав», где проверил ход выполнения Государственного оборонного заказа и провел совещание с участием представителей Ростеха, руководства предприятия, Тульской области и органов военного управления. На совещании глава военного ведомства заявил, что модернизация производства НПО «Сплав» не должна отразиться на качестве, объемах и сроках выполнения Гособоронзаказа. «Как я посмотрел, в цехах ведется монтаж нового оборудования, не останавливая производства. Наверное, так придется делать и дальше. Но, в связи с модернизацией производства, ни объемов, ни сроков мы пересматривать не будем», - сказал генерал армии Сергей Шойгу [8, 64].

1.1 Назначение изделия, узла и детали

Ведение современных боевых действий невозможно себе представить без активного применения артиллерии, а потому любая армия мира стремится вооружиться новейшей техникой, позволяющей атаковать противника дистанционно. В наше время одним из наиболее эффективных видов артиллерийского оружия является реактивные системы залпового огня (РСЗО) и Россия в этом отношении, без преувеличения, - мировой лидер. Единственным разработчиком РЗСО в России является АО «НПО «Сплав». Система «Град» хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации и была модернизирована до РЗСО «Торнадо-Г». Однако АО «НПО «Сплав» планирует возобновить производство штатных снарядов для реактивной системы залпового огня «Град» по поручению Президента Российской Федерации. Эти снаряды востребованы, как Министерством обороны России, так и зарубежными армиями [100].

1.1.1 Штатный Град

Одной из важнейших технологических задач при обработке деталей нежесткой конструкции является обеспечение их геометрической точности. Типичным представителем таких деталей являются тела вращения в виде тонкостенных труб. Точность процессов их механической обработки зависит от параметров обрабатываемых заготовок, так как в процессе обработки происходит наследование погрешностей формы обрабатываемых поверхностей [21].

Особенно это сильно сказывается при обработке ступенчатых цилиндрических деталей типа труб. Конструкции этих труб характеризуются малым весом и, соответственно, небольшой толщиной стенки, обеспечивая при этом требуемую прочность и геометрическую точность. Эти два требования входят в противоречия с технологией изготовления труб двигателя, так как с уменьшением веса изделия жесткость его уменьшается, и возрастают геометрические погрешности получаемых поверхностей.

В большинстве случаев при длине трубы двигателя более 1500 мм и толщине стенок от 1,5 до 5 мм ее получение затруднительно в виде одной детали, поэтому их объединяют из нескольких деталей (труб) меньшей длины, полученных методом штамповки. Это, в свою очередь, приводит к увеличению геометрических погрешностей трубы двигателя, так как детали невозможно объединить без взаимного перекоса осей соединяемых деталей.

В специальном машиностроении при изготовлении различных изделий широко применяют тонкостенные корпуса, состоящие из цилиндрических деталей.

С целью повышения технологичности данных изделий, корпуса делают ступенчатыми, что дает возможность уменьшить трудоемкость механической обработки, путем обработки только малой части корпуса.

Среди требований, предъявляемых к сборным корпусам можно выделить два основных:

1) прямолинейность изделия (малый изгиб оси) - характерна для длинных изделий, состоящих из двух и более труб;

2) герметичность при хранении и функционировании изделия.

Для обеспечения заданных требований, наиболее широко используются резьбовые соединения, основным достоинством которых является возможность автоматизации сборочного процесса.

Соединения обладают значительным запасом прочности, обеспечивают герметичность соединения без введения дополнительных элементов и требуемую точность взаимного положения объединяемых деталей. Кроме всего прочего, соединения не теряют своих свойств: при последующих разборках, сборках, проведении регламентных работ и замене узлов вышедших из строя.

Д

8) в/

Рисунок 1.1 - Резьбовое соединение тонкостенных труб (а), наружный резьбовой полузамок (б), внутренний резьбовой полузамок (в)

Наиболее распространенным резьбовым соединением является такое соединение, при котором детали свинчиваются по центрально расположенным резьбовым поверхностям, направляясь одновременно коротким гладким цилиндрическим пояском, расположенным на продолжении оси резьбовой поверхности (рис. 1.1). Процесс свинчивания деталей завершается упором их торцов друг в друга. Соединенные таким образом детали 1 и 2 образуют сборочный комплект.

Гарантированное получение функциональных параметров изделия соединений должно быть обеспечено при условии выполнения всех технических требований, предъявляемых к сборной трубе двигателя (рис. 1.2).

Рисунок 1.2 - Сборная труба двигателя

При этом доминирующее влияние на функциональные параметры сборки подобных соединений, как показывают исследования ряда авторов [59, 92], оказывают величина и характер допусков расположения, в частности, смежных поверхностей резьбового соединения.

Допуск на радиальное биение цилиндрических поясков относительно резьбы зависит от фактических размеров базового и контролируемого элементов. Допуск на торцовое биение привалочных торцов относительно смежных с ними резьбовых поверхностей зависит от фактического размера только базового элемента, т.е. резьбы. Изготовление резьбовых соединений тонкостенных деталей с заданными выходными параметрами сопряжено с трудностями технологического

порядка, в виду жестких требований к точности размеров, формы и взаимного положения сопрягаемых поверхностей деталей.

Проведенный анализ конструкций изделий из тонокстенных цилиндрических деталей и технических условий, предъявляемых к ним, показал, что широко используемыми являются сборные ступенчатые корпуса, состоящие из двух и более деталей, объединяемые с помощью резьбовых соединений. Наиболее часто используемой является упорная резьба. Данные конструкции наиболее сложные в изготовлении, так как к ним предъявляются повышенные требования к прямолинейности изделия наряду с обеспечением герметичности.

При производстве изделий из заготовок, обладающих значительными погрешностями формы и взаимного расположения поверхностей, имеет место технологическая наследственность. Это приводит к увеличению риска получения некачественной продукции и затрат на производство. К числу таких изделий можно отнести сборные корпуса, состоящие из тонкостенных деталей (рис. 1.3) [5, 31, 32, 66, 70].

Заготовки тонкостенных корпусов (рис. 1.4), получают методом пластического деформирования путем многочисленных операций свертки и вытяжки, что приводит к формированию остаточных напряжений. Точность получения заготовок накладывает существенные ограничения на базирование заготовок в процессе механической обработки и механизм технологической наследственности. Это приводит к невозможности получения годных деталей [48].

Рисунок 1.3 - Типовая деталь составного протяженного корпуса

Рисунок 1.4 - Штампованная заготовка типовой детали составного протяженного

корпуса

В условиях серийного производства, когда стоимость заготовок в несколько раз превышает стоимость механической обработки и сборки, увеличение количества брака выше допустимого на механической обработке и на сборке существенно снижает эффективность производства, не позволяет предприятию оперативно выполнять свои обязательства.

Был произведен анализ методов механической обработки деталей типа труб, который показал недостатки поточной технологии механической обработки деталей на станках токарной группы, что связано со значительным количеством переустановок деталей в процессе обработки и сопряжено с применением большого количества специальных цанговых приспособлений.

Использование зажимных приспособлений типа цанг при закреплении деталей с погрешностью формы в виде овальности приводит к исправлению формы до круглой. После раскрепления деталей происходит упругое восстановление первоначальной формы, и таким образом имеет место наследование погрешностей формы заготовки [5, 66].

Большей точностью характеризуется обработка с одной установки двух концов детали, что возможно при наличии специальных станков с центральным приводом, когда закрепление детали производится за середину трубы на некотором расстоянии от обрабатываемых поверхностей.

При обработке деталей на станках с центральным приводом центрирование производится с помощью двух трехкулачковых патронов по поверхности трубы, не подвергаемой механической обработке, на расстоянии 200 - 220 мм до края обрабатываемых цилиндрических поверхностей. Это, при значительных погрешностях формы базовых сечений и изгибе оси заготовки, приводит к не обеспечению величины выступания обработанной поверхности относительно тела заготовки (иногда происходит врезание резца в тело заготовки при допускаемой величине выступания 0,1 мм). Это объясняется несоосностью необрабатываемой поверхности с осью обработки (осью станка), которая может достигать более 0,5 мм и вызывается большой кривизной оси заготовки и погрешностью базирования в

местах закрепления, которая может из-за овальности базовых поверхностей достигать 0,4 мм (в зависимости от ориентации заготовки относительно зажимных элементов).

Это обстоятельство вносит нестабильность в процесс механической обработки, так как выступание зависит не только от кривизны оси заготовки, но и от погрешностей формы базовых поверхностей, обработка которых не допускается. Однако, как показали исследования, погрешности формы обработанных поверхностей, включая и резьбовые, были значительно меньше (в 3 - 4 раза), чем с использованием цанговых приспособлений, так как зона деформации удалена от места обработки. Кроме этого в процессе многопроходной обработки происходит перераспределение внутренних напряжений в обрабатываемых концах детали. Форма детали при этом исправляется с каждым проходом. Полученные таким образом детали характеризовались меньшей кривизной оси (меньшей величиной радиального биения). Однако повышенное количество брака (по сравнению с обработкой в цангах) из-за не обеспечения требуемой величины выступания сдерживало применение данного метода обработки.

В условиях действующего производства была проведена проверка предлагаемого способа контроля по величине радиального биения (равного удвоенной величине смещения). В результате было получено 100% годных деталей по высту-панию из заготовок с предельными характеристиками базовых поверхностей и кривизной оси, и в том числе из заготовок, забракованных при контроле традиционными методами.

С целью изучения фактической точности изготовления деталей резьбовых соединений, поступающих на сборку, были проведены замеры выборки деталей резьбового соединения, объемом 100 штук. В исследование точности двух действующих технологических процессов были включены следующие параметры деталей:

- биение привалочного торца;

- радиальное биение цилиндрических поясков относительно оси;

- овальность резьбы по среднему диаметру;

- овальность центрирующих поясков;

- биения торцов комплексных резьбовых калибров относительно базовой оси детали (А т ), мм;

- радиальное биение комплексного резьбового калибра относительно базовой оси детали (АРК1), мм.

Проконтролировать в производственных условиях величины параллельного

смещения (А рк) и перекоса оси резьбового соединения (А тк) относительно оси

детали можно с помощью комплексных резьбовых проходных калибров, у которых соосно с резьбовой поверхностью выполнены наружная цилиндрическая и торцовая поверхности. Калибр ввинчивают до упора торцов, деталь устанавливают в две роликовые призмы и подводят индикаторы к поверхностям калибра (рис. 1.5).

Рисунок 1.5 - Схема контроля параллельного смещения и перекоса оси внутреннего резьбового полузамка детали

В действующем технологическом процессе изготовления деталей назначен допуск только на радиальное биение калибра (А рк), равный ТА = 0,25мм, и

рк А рк

предусмотрен его контроль. Допуск на торцовое биение (А тк) не назначен и явля-

ется неконтролируемым. Исходя из принятого для таких изделий расчета размерных цепей по методу «максимум-минимум» и конструкторского допуска на Кизд, равного Tk = 0,3мм можно попытаться определить допустимую величину Атк.

Воспользовавшись выражением, AR = 2Кизд [30, 31, 32], причем при L\ = L2 буК

дем иметь Кизд = , тогда Ta = 0,072мм.

Методы статистического анализа точности производства и обработки опытных данных достаточно широко используются и реализованы в ряде пакетов, таких как Statistica 5.0, 6.0, и библиотеках широко используемых программ, таких как математический пакет MathCad и электронные таблицы MS Excel [26, 38, 47, 53]. Анализ полученных данных о фактической точности изготовления деталей показывает следующее:

- биение торца комплексного резьбового калибра на детали достигает 0,132 мм и у 32,6% деталей оно превышает рассчитанный выше допустимый предел;

- овальность внутреннего центрирующего пояска детали 1 достигает 0,243 мм и у 10,6% деталей она больше допустимой, а у наружного пояска она доходит до 0,187 мм;

- овальность внутренней резьбы детали достигает 0,2 мм и до 5% всех деталей выходят по этому параметру за пределы допуска.

- несмотря на то, что привалочный торец детали подрезается за одну установку с нарезанием внутренней резьбы, его биение у 7,1% деталей превышает допустимое;

- радиальное биение внутренней резьбы относительно базовой оси у 17,7% деталей, больше регламентированного и имеет значительную ширину поля рассеивания;

- овальность наружных базовых поверхностей ЦУ №3 у 53% деталей больше допустимой;

- при этом радиальное биение комплексного резьбового калибра относительно базовой оси детали не превышает максимально допустимого значения 0,25 мм.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Матвеев Иван Александрович, 2019 год

/ / N

/

26,45 26,51 26 56 26,62 26,67 26,73 26,78 26,84 26,89 26.95

Масса комплекта, кг

Рисунок 5.3 - Кривые распределения массы собранного узла

0.3 ! 0.25

го

0,2

0,15

0,1

0,05

ч

N \ - «ч \

\ N \ *

\ \

--1- - -1- -1- т*— - -

0,10 0,16 0,22 0,28 0,35 0,41 0,47 0,53 0,59 0.65

Биение средней части трубы, мм

Рисунок 5.4 - Кривые распределения радиального биения трубы двигателя

0,8 -0,7 0.6 0,5

£

I 0,4

га •у

0,3 0,2 0,1 0

Рисунок 5.5 - Кривые распределения биения соплового блока в собранном узле

Далее проводился корреляционный и регрессионный анализ влияния погрешностей изготовления трубы двигателя на выходные параметры сборки изделия.

Вначале сделан корреляционный анализ, который показал, что наиболее сильно на выходные параметры сборки изделия влияет торцовое биение трубы двигателя. Это совпадает с данными исследований Гейликман А.И., Ямникова А.С., Семина В.В., Илюхина А.Ю. [12, 32, 57, 74].

Для определения влияния этого параметра проведен линейный многофакторный регрессионный анализ. Нахождение численных значений коэффициентов ( = 1,1) в уравнении линейной множественной регрессии вида:

Хо = ао + а1Х1 +... + а^х^,

где: ао - свободный член;

~0 - зависимая выходная случайная переменная; хг - независимая входная случайная переменная; г - число независимых переменных.

Исходными данными для проведения регрессионного анализа послужили экспериментальные данные, полученные ранее. Полученное уравнение линейной множественной регрессии представлено в таблице 5.3.

Таблица 5.3 - Уравнение линейной множественной регрессии

Уравнение множественной линейной регрессии Коэф. множественной корреляции

AR = 0,035 + 2,268АТ +1,387АТ + ' ' Тк2 ' Тк1 + 0,549А Р + 0,458Адз + 0,329А Р + + 0,066Зп max (мм) 0,755

где: AR - радиальное биение сборки, мм;

Ар , Ар - биения торцов комплексных резьбовых калибров относительно базовой оси детали, мм;

А d - радиальное биение комплексного резьбового калибра относительно

к 1

базовой оси детали, мм;

А дз - овальность центрирующего утолщения детали, мм;

Ар - радиальное биение цилиндрического пояска относительно оси резьбы, мм;

Зп max - максимальный зазор по пояску, мм.

Параметры определены с достаточной точностью и имеют весьма малую ширину поля рассеяния при надежности а = 0,05, что обычно считается достаточным в технологических исследованиях. Установлено, что на радиальное биение сборки АR значительное влияние оказывает биение торцов трубы двигателя

(6А =62,8 %; 5а =15,8 %).

V АТк2 > 5 АТк! 5 /

Таким образом, в итоге проведенных исследований: подтверждено превалирующее влияние торцового биения базовой детали на биение центрального отверстия соплового блока.

5.3 Выводы

1. Сделан анализ технических требований к ракетному двигателю, показавший, что технология изготовления и сборки оказывает существенное влияние на функционирование изделий.

2. Проведены статистические исследования точности параметров ракетного двигателя: массы собранного узла, радиального биения трубы двигателя, биения соплового блока в собранном узле. На основе анализа экспериментальных данных получены параметры закона распределения для каждой величины и рассчитаны теоретические значения.

3. Подтверждено превалирующее влияние торцового биения базовой детали на биение центрального отверстия соплового блока.

6 ОБОСНОВАНИЕ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ И СБОРКИ

ДВИГАТЕЛЯ

6.1 Компенсация влияния упругих деформаций заготовок полых осесимметричных корпусов при закреплении в трехкулачковых патронах

Задачей, решаемой в разделе, является теоретическое и экспериментальное определение упругих деформаций заготовок полых осесимметричных корпусов при закреплении в трехкулачковых патронах на токарных станках при растачивании отверстий. С целью снижения деформаций применяют кулачки патронов, облегающие заготовку почти по всей поверхности. Диаметр базовой наружной цилиндрической поверхности заготовки не является величиной постоянной, он может колебаться в пределах установленного допуска на размер и, отдельно, в переделах допуска на овальность.

Базирование заготовок тонкостенных корпусов (длиною 1740 мм), при механической обработке резанием на станках с ПУ, происходит следующим образом (рис. 6.1). С двух сторон заготовка крепится за окончательно обработанные наружные диаметры ЦУ с упором в торец.

На первой стороне ЦУ базирование происходит в трехкулачковом самоцентрирующем патроне специальными секторными кулачками. Патрон крепится к шпинделю станка через ориентирующие и крепежные элементы. С противоположной стороны от корпуса передней бабки станка устанавливаются специальные переходники, через которые проходит обрабатываемая заготовка, опираясь наружным диаметром на опорное кольцо.

На второй стороне ЦУ заготовка крепится цанговым зажимом, состоящим: из корпуса, цанги, упора и штока. Через пневматическое зажимное устройство подается воздушное давление на шток. Он совершает возвратно-поступательные движения, тем самым двигая цанговый зажим. Ход цанги составляет 30 мм.

Так как описанная выше конструкция имеет значительную длину (почти 2 м), то используется люнет, настраиваемый при первоначальной наладке и располагающийся на корпусе пневматического зажимного устройства.

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Б

Ж

Б

А

А

Рисунок 6.1 - Конструкционная схема зажима трубы на станке ТМ-39 М: 1 - заготовка; 2 - специальные секторные кулачки; 3 - трехкулачковый самоцентрирующий патрон; 4 - шпиндель станка; 5 - установочный палец; 6 - прижимное кольцо; 7 - корпус передней бабки станка; 8, 9, 10, 12 - переходники; 11 - опорное кольцо; 13 - корпус цангового зажима; 14 - цанга; 15 - упор; 16 - шток; 17 - пневматическое зажимное устройство;

18 - люнет

Для снижения величины упругих деформаций применяют патроны с широкими кулачками, расточенными по диаметру, немного превышающему диаметр зажимаемой поверхности [49, 50, 51].

На рис. 6.2 представлена схема расточки кулачков, производящиеся за две операции. На первой операции в кулачки зажимается кольцо и растачивается поверхность для зажима разрезного кольца. На второй операции, при зажатом в кулачках разрезном кольце, за несколько проходов растачивается поверхность, которая будет контактировать с центрирующим утолщением трубы при обработке. Фактическое значение расточенного базового диметра, составляет 122,05 мм.

На 6.3

аI 5) 6)

' Размеры для справок

Рисунок 6.2 - Схема расточки кулачков на станке ТМ-39 М: а) растачивание поверхности под разрезное кольцо; б) расточка поверхности под зажим трубы;

в) базирование трубы при обработке

При закреплении тонкостенных заготовок полых осесимметричных корпусов в трехкулачковых патронах для обработки отверстий особенно заметными могут быть упругие деформации.

При этом их начальная форма под действием сил зажима искажается [102]. После растачивания отверстие приобретает правильную форму окружности. Однако после освобождения заготовки корпуса от сил зажима кулачков патрона ее наружная поверхность вследствие сил упругости принимает первоначальную форму, а правильная цилиндрическая форма расточенного отверстия искажается. Поэтому при закреплении заготовки корпуса в патроне станка следует учитывать возможные искажения их формы и размеров в процессе обработки.

6.1.1 Моделирование упругих деформаций в среде SOLID WORKS1

Нами получены математическим моделированием в среде SOLID WORKS [1, 10] значения упругих деформаций. Приняты исходные данные для расчета сил резания на операции токарной обработки на станке с ЧПУ с учетом процесса нарезания внутренней специальной резьбы. Для нахождения величины силы резания применили методику расчета силы резания при нарезании упорной резьбы, где была выведена формула для нарезания упорной резьбы с углами 3° и 30° резьбы и шагом 2 мм на деталях из вязкой стали с ав=950 Н/мм2 [2]. Зависимость Pz от скорости резания представляется в следующем виде:

458 • a0,32 pz = -¿от- ■9'81 [Н],

где: V - скорость резания, a - подача врезания, i - номер прохода.

Для исследуемого технологического процесса было получено расчетное значение Pz, равное 1092,08 Н.

Радиальная сила Py практически не зависит от направления врезания, и для последнего прохода резца её значение составляет 0,4 xPz. Наименьшее значение

1 Моделирование проводилось совместно с канд. техн. наук Чуприковым А.О.

из всех составляющих силы резания имеет осевая сила Рх, интенсивность возрастания которой от прохода к проходу значительно отстает от возрастания сил Ру и Рг. На последнем проходе резца для этих случаев значение силы резания Рх соответственно равно 0,06.. .0,08 от Рг.

С учетом предложенных допущений были рассчитаны значения радиальной и осевой составляющих сил резания: Ру = 0,4 хРг = 436,832 Н, Рх = 0,08хР2=87,3664 Н.

Заготовка корпуса радиусом г зажимается в трехкулачковом токарном патроне и находится под действием момента резания МР осевой силы Рх и радиальной силы резания Ру. Силы резания действуют на заготовку, стремясь провернуть ее относительно патрона силой Рz. Из условия равновесия сила зажима при Р < 3W7l определяется по формуле:

Мтр = ЫРк = Р2МХ /2- = 3 • Ж'/Хй2 /2,

где: Рг - радиальная составляющая сила, Р2 =1092,08 Н,

/1 - коэффициент силы трения, / = 0,15,

Л1 - диаметр обрабатываемой детали, Л1 = 116 мм;

Л2 - диаметр зажима детали, Л2 = 122 мм;

Мр - момент резания, Мр = 63,34 Нм;

к - коэффициент запаса, к = 2;

Мтр - момент трения.

Тогда сила зажима всех кулачков, определяемая зависимостью Л • к •

Ж' = Рг—1-, составит Ж' = 4614,983 Н.

3 • /1- Л2

Такая зависимость необходима для проведения моделирования. Рассчитанную силу Ж = 4614 Н распределили на три кулачка суммарно. Получили результат моделирования, показанный на рис. 6.3 - 6.5. Для сопоставления с эксперимен-

тальными данными расчетные значения деформаций поместили в четвертый столбец таблицы 6.1 отклонения от круглоты.

Рисунок 6.4 - «Круглограмма деформаций», полученных моделированием

Название исследования:Статический 1(-По умолчанию-) Тип эпюры: Статическое перемещение Перемещение!

0.050

Щ 0.040

01

Е Е

0.035

0.045

0030

0.000 0.200 0.400 0600 0.800 1.000 Параметрическое расстояние

иЯЕ5 <тт)

-0.18806. 0.0458222

Рисунок 6.5 - График эпюры перемещений (б) при зажиме конца заготовки полого осесимметричного корпуса наружным диаметром 121,9 и диаметре расточки

Компьютерное моделирование подтвердила факт, что при разности диаметров будут отклонения от круглоты трехгранной формы. Это видно по графику эпюры перемещений (рис. 6.5), где имеются три вершины.

6.1.2 Экспериментальное определение упругих деформаций

Базирование заготовок полых осесимметричных корпусов (длиной 1740 мм) при механической обработке резанием на станках с ЧПУ происходит следующим образом. С двух сторон заготовка крепится за окончательно обработанные наружные диаметры ЦУ с упором в торец. На переднем конце шпинделя базирование заготовок происходит в трехкулачковом самоцентрирующем патроне специальными секторными кулачками. Патрон крепится к шпинделю станка через ориентирующие и крепежные элементы. С противоположной стороны от передней бабки станка устанавливаются специальные переходники, через которые проходит обрабатываемая заготовка, опираясь наружным диаметром на опорное кольцо. На

кулачков 122,05 мм

заднем конце шпинделя заготовка крепится цанговым зажимом, состоящим: из корпуса, цанги, упора и штока. Через пневматическое зажимное устройство подается воздушное давление на шток. Он совершает возвратно-поступательные движения, тем самым двигая цанговый зажим.

Кулачки растачивают в размер, близкий к размеру базовой цилиндрической поверхности заготовки за две операции. На первой операции в кулачки зажимается кольцо и растачивается поверхность для зажима разрезного кольца. На второй операции, при зажатом в кулачках разрезном кольце, за несколько проходов растачивается поверхность, которая будет контактировать с центрирующим утолщением заготовки при обработке. Фактическое значение расточенного базового диметра, в нашем случае составило 122,05 мм.

Для экспериментального определения величины упругих деформаций при закреплении заготовок полых осесимметричных корпусов в таком патроне был реализован следующий план:

1. Отметили маркером базовый кулачок.

2. Индикатор установили ближе к месту измерения будущих деформаций закрепляемой заготовки.

3. Заготовку с измеренным наружным и внутренним диаметром (средним значением) установили в патрон и предварительно сцентрировали (то есть кулачки патрона только довели до контакта с наружной базовой поверхностью заготовки). Далее совместили точку 1 с плоскостью симметрии кулачка 1, измерительный наконечник индикатора подвели до касания в радиальном направлении с внутренней поверхностью заготовки, подлежащей растачиванию, и установили стрелку индикатора на «нуль» и, поворачивая шпиндель с заготовкой через определенные угловые промежутки, фиксировали отклонения стрелки индикатора.

Полученные значения фактических отклонений при свободном состоянии заготовки &1Своб занесены во второй столбец таблицы 6.1. Затем заготовка была зажата с силой, необходимой для расточки внутренней поверхности и замеры бы-

ли повторены при той же настройке стрелочного индикатора. Результаты А, также представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Результаты замеров отклонения от круглоты

Порядковый номер точки замера Фактическое отклонение при свободном состоянии заготовки А 1своб Фактическое отклонение при закрепленном состоянии заготовки А1заж Разность отклонений после и до нагрузки (упругие деформации 5,) Упругие деформации по результатам моделирования в SolidWorks 5, расч

1 0,00 +0,03 +0,03 0.0436

2 +0,04 +0,02 -0,02 0.0352

3 +0,07 +0,04 -0,03 0.0356

4 +0,09 +0,13 +0,04 0.0456

5 +0,08 +0,14 +0,06 0.0485

6 +0,07 +0,15 +0,08 0.0467

7 +0,11 +0,17 +0,06 0.0399

8 +0,13 +0,18 +0,05 0.0333

9 +0,11 +0,20 +0,09 0.0416

10 +0,11 +0,20 +0,09 0.0472

11 +0,11 +0,17 +0,06 0.0474

12 +0,12 +0,17 +0,05 0.0428

13 +0,13 +0,15 +0,02 0.0348

14 +0,10 +0,11 +0,01 0.0372

15 +0,05 +0,07 +0,02 0.0456

16 0,00 +0,03 +0,03 0.0479

Отклонения от круглоты отсчитываются от полной присоединенной окружности к реальной композиции замеренных отклонений. По определению полная присоединенная окружность является полной окружностью наименьших квадратов отклонений [17]. В этом случае строят приближающую функцию таким образом, чтобы сгладить влияние погрешности измерения и числа точек эксперимента. Вид приближающей функции в нашем случае определяется уравнением окружности в Декартовой системе координат Т02

(у - уо )2 + (г - г о )2 = Я2. (6.1)

Метод наименьших квадратов заключается в минимизации суммы квадратов отклонений значений приближаемой и приближающей функций в узловых точках [37]. Эта сумма называется квадратичным отклонением. Пусть задано (п+1) табличное значение в узловых точках (у, 2г) (г = 0,1,...,п). Необходимо построить такую окружность (6.1), для которой будет минимально квадратичное отклонение квадратов радиусов:

п

ф=£

г=0

Я2 -(у, - У0 )2 - ^ )2 Г.

(6.2)

Очевидно, что минимума Ф (6.2) можно добиться только за счет изменения параметров окружности: радиуса Я и координат центра окружности (уо,?о) Для нахождения оптимальных параметров полной приведенной окружности необходимо, чтобы выполнялись условия экстремума - частные производные по параметрам равны нулю [96, 97].

ЭФ

дЯ

2 Я £ (я 2-(у, - у0 )2-(2г - 20 )2 )= 0,

(6.3)

г=0

|Ф == £ 2{у] - у0)£ (Я2 - (у - у0)2 - (2, - 20)2) дУ0 ]=01 7

г=0

0.

дФ

дг,

п £

0 7=0

2(27 - 20 )£ (я2 - (у - у0 )2 - (г, - 20 )2 )

г=0

0.

(6.4)

(6.5)

Из выражения (6.3) можно выразить квадрат радиуса полной присоединенной окружности:

Я

2

= л £ (я 2-(у - у0 )2-(2, - 20 )2).

п +1,=о

(6.6)

С учетом (6.6) выражения (6.4)-(6.5) представляют собой систему нелинейных уравнений относительно двух переменных у0 и 20. Данная система была ре-

шена численным методом с помощью математического пакета MathCAD при начальных значениях (0,0).

6.1.3 Нахождение параметров полной присоединенной окружности в системе MathCAD

Математический пакет MathCAD позволяет решать нелинейную систему численным методом Ньютона с помощью специального вычислительного блока Given/Find (Дано/найти), состоящий из трех частей, идущих последовательно друг за другом:

Given — ключевое слово;

система, записанная логическими операторами в виде равенств и, возможно, неравенств;

Find^, . .. ,хм) — встроенная функция для решения системы уравнений относительно переменных xi, ..., хм.

Значение функции Find представляет собой матрицу, составленную из всевозможных решений по каждой переменной, причем количество ее строк в точности равно числу аргументов Find.

На рисунке 6.6 представлен фрагмент программы решения системы уравнений для нахождения y0 и z0 в среде MathCAD.

Оуеп уО := 0 го : = о

£ j "£[(У, - уо)2 +(г, - *)2]" 1 (У Уо) (2 - го) 2 - го) = о

п

£ 1 [£[(У, - уо)2 + (г, - го)2! (У Уо) ( - го) 2 •( У - уо) = о

п

гег := Рта(у0,г0)

£ |_(У1 - гего) 2 + ( 21 - гег1 2]

п

Рисунок 6.6 - Нахождение параметров ППО в среде МаШСАО

Исходные массивы у и 2 являются декартовым представлением точек, заданных в полярной системе координат с центром в точке (0,0) и радиусом, рассчитанным как разность базового значения радиуса Яср = 58,13 мм начальной точки и относительного радиального отклонения экспериментальных данных

Аср -Аг, где:

N

Аср = £Аг,

г=1

с учетом угла поворота шпинделя относительно индикаторной головки

а, = -—2л.

г N

Результаты расчета показали, что значение радиуса полной присоединенной окружности совпало с расчетным средним радиусом, тогда как центр окружности сместился в точку с координатами (0,046; -0,009).

Ri = Rcp - (a cp - A i) У1 = Ri -cos(ai); zi = Ri 'sin(ai)

Экспериментально было получено 16 точек (#=16) (см. таблицу).

В случае закрепленного состояния заготовки к значению Rcp добавлялось относительное смещение 5ср - 5г-, где

N

5cp = Z5i.

i=1

На рис. 6.7 графически представлены результаты расчета параметров полной присоединенной окружности.

0 -1

У

60 -1

00 1

0 2

60

-60 -1

Экспериментальные точки ■Расчетная полная приведенная окружность Центр

Рисунок 6.7 - Результаты расчета параметров полной присоединенной окружности

В результате были получены расчетные значения (рис. 6.7), где показаны:

- для свободного состояния заготовки: координаты центра ППО относительно центра шпинделя станка - вектор ге7 = (0,046 0,0085), компоненты которого соответствуют центру ППО (у0,20) и г = 58,13 - радиус полной присоединенной окружности;

- для зажатого состояния заготовки: вектор ге7 = (0,084 0,0053), компоненты которого соответствуют центру ППО (у0, 20) и г = 58,09 - радиус полной присоединенной окружности.

Как видно из рис. 6.8, значение радиуса совпало с расчетным средним радиусом, тогда как центр окружности сместился в точку (0,046 -0,009).

г

а о о,5 1

Рисунок 6.8 - Результаты расчета параметров полной присоединенной окружности: профили поперечного сечения трубы двигателя при установке в трехкулачковом патроне с фактическим диаметром расточки кулачков 122,05 мм, наружным диаметром трубы 121,9 мм: а - до приложения нагрузки в свободном состоянии; б - в закрепленном состоянии; где 1 - 16 точки замеров отклонения от круглоты (от присоединенной полной окружности), масштаб отклонения от круглоты показан на линейке с ценой деления 0,1 мм

Из рис. 6.8 видно, что даже при многократном увеличении полная присоединенная окружность достаточно близко встраивается во множество точек реального профиля, что говорит о правильности расчетов радиуса и координат центра полной присоединенной окружности.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Математическое моделированием в среде SOLID WORKS при максимальной расчетной силе зажима заготовки показало, что при расчетных условиях упругие деформации имеют вид «трехгранки» и составляют от 0,0333 до 0,0485

мм. Величина огранки является функцией разности радиусов базовой поверхности заготовки и диаметра расточки кулачков патрона.

2. Измерение расстояния точек поверхности не зажатой, но сцентрированной заготовки, показало, что вследствие наличия разностенности, центр полной присоединенной окружности смещен относительно центра вращения заготовки (центра шпинделя) примерно на 0,04 мм.

3. Экспериментально установлено, что при зажиме заготовки тонкостенной осесимметричной оболочки её диаметр уменьшается в среднем на 0,05 мм, а центр полной приведенной окружности дополнительно смещался примерно на 0,04 мм.

4. Для предварительных расчетов можно принять результаты моделирования упругих деформаций заготовки тонкостенной осесимметричной оболочки в среде SOLID WORKS за основу, так как они показывают характер и порядок величин деформаций. В реальности деформации могут на 50 .„70 % превышать расчетные.

6.2. Анализ способа контроля входимости снаряда в трубу пусковой установки

6.2.1 Методика косвенного измерения диаметра прилегающего цилиндра сборного протяженного цилиндрического корпуса

Для нормального функционирования реактивных систем залпового огня [20, 56] необходимо обеспечить входимость (собираемость [15, 18]) снаряда в трубу пусковой установки. Свободная входимость определяется наличием зазора между прилегающим цилиндром снарядам и прилегающим цилиндром трубы пусковой установки.

В качестве обобщенных границ, охватываемых и охватывающих реальных элементов, принимаются прилегающие поверхности и профили элементов [15]. От прилегающих поверхностей и профилей производится отсчет отклонений

формы поверхностей по направлению в тело детали. В связи с этим условие вхождения простых геометрических тел, имеющих значительную протяженность, характеризуемую отношением длины к диаметру: L/D > 10, и отклонения геометрической формы в виде изгибов продольной оси - 5 (рис. 6.9) должно записываться в следующем виде:

z . = D и - d , > 0

min ad ad '

где: Zmin - минимально допустимый зазор между прилегающими поверхностями сопрягаемых деталей;

Dad и dad - соответственно диаметры охватывающего и охватываемого цилиндров по прилегающим контурам реальных тел (диаметры прилегающих цилиндров отверстий и валов).

Рисунок 6.9 - Схема вхождения сборного корпуса 1 в ствол пусковой установки 2 С учетом составляющих размеров можно записать:

Zmin = D min " Str ) " (0,5d3 + 0, 225(d1 + d2 ) + > 0. («-7)

где: Dad = mm-

dad = z + (0,5d3 + 0,25(d + d2) + e), причем Dtrmin - минимальный в пределах

допуска диаметр пусковой трубы (англ.: труба, ствол - trumpet), 5ц - допуск на кривизну трубы [15].

На практике прилегающие цилиндры внутренних поверхностей реальных труб и наружных поверхностей протяженных изделий, собираемых из блоков, называются цилиндрами нулевой кривизны, а размеры Dad и dad - диаметрами цилиндров нулевой кривизны.

Идеальной можно считать схему проверки входимости снаряда в пусковую трубу с использованием эталонной трубы с нулевой кривизной соответствующей максимально допустимому диаметру цилиндра нулевой кривизны снаряда - dad max

[15].

Однако для корпусов штатных снарядов реактивных систем залпового огня системы Град [20, 56] это классическое правило оказывается неприменимым вследствие большой длины сопрягаемых снаряда и ствола пусковой установки и наличия погрешностей формы. Так диаметр пусковой трубы принят Dtr min = 122,4 мм, а допуск на кривизну трубы 5tr =0,5 мм. Следовательно, максимально допустимый диаметр цилиндра нулевой кривизны снаряда должен иметь значение dad max = 121,9 мм. Но это противоречит значениям диаметров крайних центрирующих утолщений (ЦУ): d1=d2=122-0,26 мм, при максимальном значении которых снаряд не войдет в контрольную трубу ЦУ, диаметром соответствующим максимальному значению.

Указанное противоречие снимается уменьшением диаметра среднего ЦУ, контактирующего с местом наибольшего прогиба ствола до d3= 121,6 -0,26 мм. Но тогда речь должна идти не о гладком прилегающем цилиндре, а о ступенчатом прилегающем профиле. Также вместо диаметра цилиндра нулевой кривизны для корпуса снаряда - da, следует рассматривать размер ступенчатого прилегающего профиля - Bz, названный нами размером вхождения или

dad ^ Bz, который может быть выведен преобразованием выражения (6.7)

В = (0,+ 0,25Ц + йг ) + е) < d¡

ad тах •

В этом случае, с учетом малой вероятности попадания диаметров всех трех ЦУ в максимум, обеспечивается гарантированное вхождение.

Практика показывает, что обеспечить идеальное совпадение осей всех трех ЦУ невозможно, поэтому принимая общую ось крайних ЦУ1 и ЦУ2 за ось изделия, контролируют радиальное биение - 2e = 2OcOce среднего ЦУ3, устанавливая собранное изделие крайними ЦУ в роликовые призмы с номинальным углом контакта с ЦУ 90°. На рис. 6.10 показана упрощенная пространственная схема относительного положения элементов сборного корпуса РС при контроле радиального биения в призмах в предположении, что диаметры всех ЦУ соответствуют номиналам, отсутствуют погрешности формы ЦУ (обычно это овальность) и имеется некоторое смещение центра ЦУ3 относительно общей оси изделия, проходящей через центры крайних ЦУ1 и ЦУ2 на величину эксцентриситета e = OcOce•

На рис. 6.10 показаны: Ogs1 и Ogc2 - геометрические центры первой и второй призм, базирующих сборный корпус РС при контроле радиального биения; О1, О2 и О3 - центры соответственно ЦУ1, ЦУ2 и ЦУ3 при отсутствии смещения центра (биения) среднего ЦУ3; Oce - центр ЦУ3, смещенный относительно общей оси корпуса О1О2 на величину эксцентриситета e = OcOce; М1М2 - нижняя образующая прилегающего профиля; Р - наиболее удаленная от нижней образующей прилегающего профиля точка поверхности среднего ЦУ3; XYZ - неподвижная система координат контрольного приспособления, у которой ось Z проходит через геометрические центры призм, а координатная плоскость YОZ - совпадает с плоскостью симметрии призм; 1 - прямоугольный параллелепипед, внутри которого потенциально может размещаться общая ось крайних ЦУ - О1 О2; 2 - прямоугольник, внутри которого потенциально может размещаться нижняя образующая - М"1М"2 прилегающего профиля.

Рисунок 6.10 - Пространственная схема относительного положения элементов сборного корпуса реактивного снаряда (РС) при контроле радиального биения в

призмах

Для обоснования допустимости косвенной схемы контроля входимости необходимо рассмотреть размерные цепи, связывающие размер вхождения ступенчатого прилегающего профиля - Бг = РМс (см. рис. 6.10) с геометрическими параметрами РС.

Рассмотрим вначале, используя метод полной взаимозаменяемости, эту гипотезу с учетом потенциальных погрешностей формы ЦУ3. Отрезок ОМс будет равен полусумме радиусов крайних ЦУ1 и ЦУ2 ОсМс = 0,25 (^1+^2). К этой вели-

чине следует прибавить радиус 0,5 d3 и эксцентриситет среднего ЦУ3: e = OcOce; а также половину допуска погрешности формы ЦУ3: 0,5 Soy. Получим

Bz = (0,5d3 + 0,25Ц + d2 ) + e) + 0,55^ .

Как установлено в работе [93] стандартный угол поверочных призм (а=90°) исключает влияние овальности (эллипсности) поперечного сечения базовой цилиндрической поверхности на точность измерения радиального биения в плоскости симметрии призм. Поэтому показанная на рис. 6.10 схема контроля будет учитывать овальность сечения среднего ЦУ, но не крайних.

В то же время вдоль оси Х, перпендикулярной плоскости симметрии призм, центр сечения перемещается на 70 % от исходной овальности - Soy. Аналогично, центры всех ЦУ могут смещаться в плоскости, параллельной координатной плоскости XOZ в направлении оси Х на величину ±0,5*0,7 Soy.

Из работы [90] известно, что колебание центра геометрического сечения ЦУ1 и ЦУ2 в плоскости симметрии призм, полученные из решения прямоугольного треугольника 01KOgs1 будет определяться зависимостью еО1 =Td / 2sin0,5a или с учетом того обстоятельства, что угол выреза призм а=90°, получаем so1=0,707Td.

Таким образом, геометрическое место точек возможного положения общей оси корпуса РС - 01i02i, являющейся измерительной базой для проверки радиального биения среднего ЦУ3, при базировании в призмах будет представлять прямоугольный параллелепипед 1, располагающийся симметрично относительно координатной плоскости YOZ и распространяющийся ниже номинального положения общей оси О1О2 на величину s01=0,707Td, связанную с погрешностями диаметров ЦУ1 и ЦУ2 в пределах их допуска - Td.

Из работы [90] также известно, что при изменении диаметра ЦУ относительно номинального меняется и положение линии М1М2 на величину sMM = 0,5Td, ((1/sin0,5a)-1). Или sMM = 0,207 Td. Таким образом, геометрическое место точек возможного положения нижней образующей прилегающего контура М1М2-М'1М'2 является прямоугольником 2 длиной М1М2 и шириной sMM= 0,207 Td.

Из рассмотрения рис. 6.9 и 6.10 можно отметить, что наибольшее значение размера ступенчатого прилегающего профиля - Bz, сборного корпуса РС будет иметь место в случае, показанном в верхней части рис. 6.10, когда все ЦУ имеют максимальное значение в пределах допуска, а также имеется некоторое смещение центра среднего ЦУ3 относительно общей оси сборного корпуса ОЮ2. Дополнительное увеличение значения Bz возможно при учете влияния овальности среднего ЦУ3, поскольку в отличие от общих изделий машиностроения, где погрешность формы не должна превышать примерно 30, 20 и 12 % допуска размера, так как допуск формы ограничивает отклонение радиуса, а допуск размера - отклонение диаметра поверхности [15], а само поле допуска располагается симметрично относительно номинального геометрического элемента [18], то при назначении допусков погрешности формы сборных корпусов [20, 56, 64, 85] допуск формы сопоставим с допуском размера [79].

С учетом вероятностного характера колебания указанных составляющих размера ступенчатого прилегающего контура - Bz, сборного корпуса РС составим уравнение для сложения случайных величин [55]

12 B2 = (0,25^2d2 + 0,0625(^2 +122d\ ) +120,2072т] +1V)

ad Z 222 СР СР " , (6.8)

+0,25А,2 2 ,52

' ov3^ ov3 ov3

где: Xi -относительное среднее квадратическое отклонение,

- передаточное отношение i - го звена размерной цепи [55].

В уравнении (6.8) у всех звеньев, кроме овальности среднего звена = 1, а для неё ^OV3=cos ф, где ф - угол наклона большого диаметра эллипса относительно оси Y, вдоль которой измеряется размер вхождения Bz.

Размеры Dad и Bz являются расчетными параметрами, которые определяют условия входимости протяженных тел, когда учитывается влияние величины диаметров, их погрешностей формы, перекосов и смещений отдельных блоков, а также фазовые углы между векторными погрешностями.

Недостатками способа контроля корпуса по радиальному биению являются:

1. Занижение допустимого биения из-за большой вероятности того, что диаметры всех трех ЦУ одновременно примут максимальное значение.

2. Неучтение того обстоятельства, что в измеряемых корпусах кроме разброса диаметров ЦУ в пределах их допусков имеются также отклонения круглоты ЦУ в виде овальности, причем допуск овальности превышает допуск диаметра.

3. Интегрально это означает перевод по сути зависимого допуска биения Г в разряд независимых, а это, как показывает практика, приводит к необоснованному ужесточению допусков и, в свою очередь, к вероятности ложного бракования годных корпусов [15, 18, 93].

Повысить достоверность способа контроля можно тем, что измерительное устройство, например индикатор часового типа, установить в плоскости, перпендикулярной к одной из граней призмы, что поясняется на рис. 6.11, причем измерительное устройство настраивать по эталону при касании его наконечника среднего ЦУ эталона.

При повороте корпуса в призмах, контролеру необходимо следить только за одним значением показания датчика, чтобы контролируемый размер не выходил за пределы допустимого, что более производительно и уменьшает нагрузку на контролера.

В этом случае измеряется фактическое значение размера входимости прилегающего профиля корпуса Bz/

By = 0,25(<^ + d2 +\ов cosф + A2ов cos)+ 0,+ Л3oecosф3) + е^ ,

где: Ai 2 зов - величины овальности ЦУ с первого по третье соответственно,

Ф1 2 з - фазы углов максимальных диаметров овальных сечений ЦУ относительно фазы максимального радиального биения ЦУ3.

Рисунок 6.11 - Схема контроля размера вхождения прилегающего профиля корпуса: АА и ВВ - сечения мест установки корпуса крайними ЦУ в поверочные призмы, ББ - сечение по среднему ЦУ, определяющему размер вхождения

прилегающего профиля

Если измеренное значение размера вхождения прилегающего профиля корпуса В2/ будет отвечать уравнению, т.е.:

В , < Б , - 2

2,у аа мин '

то корпус признается годным.

Для объективной оценки анализируемого способа контроля была проведена его экспериментальная проверка с целью сравнения его точности (объективности контроля) и производительности по отношению к действующему на производстве способу контроля входимости по радиальному биению корпуса.

Для этого был изготовлен эталон, повторяющий номинальную конфигурацию корпуса, у которого все утолщения были отшлифованы за одну установку при базировании по центровым отверстиям. Эталон имел следующие параметры: d1э= 121,995 мм; d2э = 121,998 мм; d3э = 121,760 мм. В этом случае размер BzЭ = 121,903 мм, при допустимой величине Bzдоп= 121,9 мм.

В дополнении к индикатору часового типа (ГОСТ 577-68), установленному для определения радиального биения, был установлен на магнитной стойке второй для измерения размера Bzf в соответствии с вышеперечисленными требованиями.

Были замерены следующие параметры: радиальное биение e и размер вхождения Bzf, соответствующие старому и новому способам контроля входимости изделия в трубу, у двух выборок корпусов по 50 шт.

Анализ данных первой выборки показывает, что восемь корпусов забракованы по биению - e неверно, их можно не подвергать переборке, так как у них Bzf < 121,9 мм; а Zмин > 0 и гарантирована их входимость.

Анализ данных второй выборки показывает, что девять корпусов признаны годными неверно, так как у них Bzf > 121,9 мм и zмин < 0. Их входимость в пусковую трубу не гарантируется. Это подтверждает вывод о том, что способ контроля по радиальному биению не может гарантировать входимость.

Время контроля изделия предложенным способом примерно в 2,5 раза меньше. Контролеру не приходится делать несколько оборотов изделия в призмах и вычислять максимальную разницу показаний индикатора. Достаточно одного оборота изделия, при котором определяется - пересекает ли стрелка индикатора настроечную линию.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Общепринятый способ косвенной проверки параметра вхождения сборного корпуса реактивного снаряда в пусковую трубу измерением радиального биения среднего центрирующего утолщения корпуса допустим при стабильном качестве соединяемых деталей и запасе точности по взаимному положению сопрягаемых поверхностей. При наличии существенных погрешностей контроль по этому способу может привести к ложному бракованию годных сборок или пропуску негодных.

2. Способ непосредственного контроля размера вхождения прилегающего профиля сборного корпуса реактивного снаряда в пусковую трубу устраняет указанные недостатки и позволяет повысить производительность контроля в 2,5 раза.

6.3 Апробация и экономический эффект результатов исследования и разработанных рекомендаций

В работе реализована цель, заключающаяся в повышении размерной и весовой точности труб двигателя путем снижения влияния технологической наследственности.

На основании теоретических и экспериментальных исследованиях, выполненных в данной работе, в технологический процесс изготовления труб двигателя внедрены следующие предложения (см. Приложение 3 П.3):

1. Уменьшен технологический допуск на базовый диаметр заготовки под ротационную вытяжку, что привело к уменьшению разброса значений внутреннего диаметра и внутреннего объема трубы двигателя, а также снизило разброс показаний весовой точности. Обоснованием является доказанное влияние наследственных связей, возникающих на начальных операциях и отражающихся на точностных параметрах последующих операций технологического процесса;

2. Изменена схема обработки базовых центрирующих утолщений и торцов путем совместной обработки на разжимной оправке при базировании по обрабо-

танным внутренним поверхностям, что дало снижение торцовых биений трубы двигателя и в последующем радиальных биений собранного узла. Подтверждением является установленное влияние корреляционной зависимости погрешностей изготовления трубы двигателя на выходные параметры сборки изделия;

3. Изменен регламент технического обслуживания технологической оснастки, в частности, введено более частое притачивание кулачков на токарном полуавтомате ТМ-39 М, что отразилось на точности обработки внутренних поверхностей резьбовых полузамков. При этом значительно снижено влияние упругих деформаций, выявленных при помощи компьютерного моделирования.

Технический эффект использования результатов исследований и разработанных рекомендаций представлен в таблице 6.2:

Таблица 6.2 - Технический эффект использования результатов исследований и разработанных рекомендаций

№ п/п Параметр трубы двигателя Заданное требование Фактическое значение по действовавшей технологии Фактическое значение по внедренной технологии

1 Внутренний диаметр 0116+035, мм 0116,1...116,25 0116,12.116,22

2 Внутренний объем 17460 +90, см3 17413.. .17500 17435.17487

3 Весовая точность 9,1±0,55, кг 9.9,3 9,05.9,23

4 Торцовое биение 0,1, мм 0,01.0,08 0,01.0,05

5 Радиальное биение сборки 0,6 мм 0,09.0,58 0,1.0,37

6 Диаметр пояска 0119,5+035 мм 0119,6.119,8 0119,62.119,73

Проведенные научные исследования и апробация разработанных предложений в условиях действующего производства подтвердили повышение качественных показателей труб двигателя, что дало основание рекомендовать данные технические решения для внедрения в производство.

На основании теоретических и экспериментальных исследованиях, выполненных в диссертационной работе, уменьшен разброс внутреннего диаметра трубы двигателя. Увеличение точности, в свою очередь, привело к значительному снижению разброса внутреннего объема корпуса, что снизило разброс массы сме-севого топлива. Учитывая, что разброс массы топлива является одним из основных параметров, влияющих на рассеивание реактивных снарядов по дальности, в конечном итоге существенно повышена кучность стрельбы и снижена стоимость решения типовой задачи за счет сокращения расхода реактивных снарядов.

Результаты практического применения диссертационной работы представлены в таблице 6.3:

Таблица 6.3 - Результаты практического применения диссертационной ра-

боты

Фактическое Фактическое

№ п/п Параметр трубы двигателя Заданное требование значение по действовавшей технологии значение по внедренной технологии

1 Внутренний диаметр, мм 0116+035 0116,1...116,25 0116,12. 116,22

2 Внутренний объем корпуса, см3 17460 17413...17500 17435.17487

Значение допуска

3 на массу смесевого топлива, кг 0,4 0,28 0,18

4 Вероятное рассеивание РС по дальности, м 320 270 230

Проведенные испытания дальнобойных реактивных снарядов РСЗО «Град» подтвердили повышение качественных показателей труб двигателя, что отражает целесообразность разработанных технический решений.

При опытно-промышленном внедрении результатов диссертационной работы, а именно изменении схемы обработки базовых центрирующих утолщений и торцов путем совместной обработки на разжимной оправке при базировании по

обработанным внутренним поверхностям, снижена трудоемкость окончательной механической обработки трубы двигателя на 1,3 %. При этом ожидаемый экономический эффект составит 100 тыс. рублей в год.

6.4 Выводы

На основании теоретических и экспериментальных исследованиях, выполненных в данной работе, в технологический процесс изготовления труб и сборки двигателя внесены следующие предложения:

1. Повышение размерной точности труб двигателя можно достичь уменьшением технологического допуска на базовый диаметр заготовки под ротационную вытяжку, при этом отношение допуска на диаметр отверстия к полю его рассеяния должно составлять 1,786, что гарантированно больше требуемого по критериям технологической надежности значения 1,2. При повышении точности внутреннего базового диаметра повысится точность массы и внутреннего объема трубы двигателя. Обоснованием являются проведенные исследования, показавшие наличие корреляционной зависимости внутреннего объема трубы двигателя, который зависит от разброса показаний толщины стенки и базового диаметра.

2. Основываясь на проведенных исследованиях, показавших влияние схемы базирования и закрепления на точность относительного положения окончательно обработанных базовых поверхностей трубы двигателя, рекомендовано изменение схемы обработки базовых центрирующих утолщений и торцов путем совместной обработки на разжимной оправке при базировании по обработанным внутренним поверхностям. Подтверждением является доказанное превалирующее влияние торцового биения базовой детали на биение поверхностей собранного изделия.

3. Введение в технологический процесс поверочных призм с углом а =90° исключающих влияние овальности (эллипсности) поперечного сечения базовой цилиндрической поверхности на точность измерения радиального биения в плоскости симметрии призм.

4. Введение в технологический процесс изготовления трубы динамометрического ключа для закрепления заготовки в трехкулачковом патроне на токарном полуавтомате ТМ-39 М с целью равномерного закрепления и уменьшения влияния упругих деформаций.

5. Изменение регламента технического обслуживания технологической оснастки, в частности, более частом притачивании кулачков на токарном полуавтомате ТМ-39 М, что скажется на увеличении точности обработки трубы двигателя. Учитывая проведенное моделирование показавшее, что при закреплении тонкостенных заготовок полых осесимметричных корпусов в трехкулачковых патронах для обработки отверстий особенно заметными могут быть упругие деформации.

6. Введение в технологический процесс сборки двигателя предлагаемого способа контроля диаметра прилегающего цилиндра корпуса, что позволит гарантировать вхождение реактивного снаряда в пусковую трубу. На данный способ подана заявка на патент 2017140572 РФ, МПК8 G01B 5/00, F41F 1/00. Способ контроля диаметра прилегающего цилиндра сборного ступенчатого корпуса. / Ямни-ков А.С., Ямникова О.А., Матвеев И.А., Родионова Е.Н.; заявитель ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» (см. Приложение 2 П.2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе обоснованы новые технологические решения, обеспечивающие повышение точности изготовления и сборки труб двигателя при комбинировании обработки давлением и резанием.

По результатам выполнения работы сделаны выводы:

1. При изготовлении труб двигателя с использованием штампованной заготовки от 20 до 30 % изделий не соответствуют требованиям по точности, что объясняется проявлением анизотропии механических свойств исходной заготовки.

2. Технологический процесс изготовления трубы двигателя с использованием в качестве исходной заготовки горячекатаной трубы и её дальнейшего формообразования обработкой резанием и ротационной вытяжкой лишен влияния анизотропии, что снижает погрешности трубы в поперечном сечении в 2 ... 3 раза.

3. Проведенные исследования в действующем технологическом процессе показали, что значительное влияние на точность изделий оказывает внутренний базовый диаметр. При этом прослеживаются наследственные связи, возникающие на начальных операциях и отражающиеся на точностных параметрах последующих операций технологического процесса. В результате экспериментальных исследований установлено, что при повышении точности внутреннего базового диаметра точность массы повышается на 40 %, точность внутреннего объема трубы двигателя повышается на 40,2 %.

4. Исследование операции растачивания базового отверстия трубы показало, что отношение допуска на диаметр отверстия к полю его рассеяния составляет 1,786, что гарантированно больше требуемого по критериям технологической надежности значения 1,2; полученного А.А. Маталиным. Использование этого резерва позволяет повысить точность изготовления трубы на всех операциях технологического процесса.

5. Результаты корреляционного и регрессионного анализа влияния погрешностей изготовления трубы двигателя доказали превалирующее влияние торцово-

го биения на выходные параметры сборки. Для снижения этого влияния обоснована рациональная схема базирования заготовки трубы двигателя при окончательной обработке торцов на токарном станке. При апробации данной схемы обработки точность торцового биения повышается на 43 %. Использование при сборке труб двигателя, обработанных по предлагаемой схеме, снижает биение отверстия соплового блока РС на 26,5 %.

6. Исследование влияния овальности базовых поверхностей заготовки на погрешности измерения радиального биения в призмах с различным углом показало, что при угле а =90° колебание положения оси заготовки вдоль плоскости биссектрисы призмы стремится к нулю. Полученные результаты дают основание рекомендовать использование данных призм в технологическом процессе изготовления трубы двигателя.

7. Компьютерное моделирование в среде SolidWorks и экспериментальное определение упругих деформаций заготовки при закреплении в трехкулачковом патроне с охватывающими кулачками показали, что диаметр заготовки уменьшается в среднем на 0,05 мм, поэтому обеспечить совпадение диаметров базовой поверхности трубы и расточенной поверхности кулачков практически невозможно также как и вызываемые этим несовпадением погрешности формы. Для снижения систематических погрешностей профиля поперечного сечения труб двигателя, предложено использование в трехкулачковых патронах с кулачков с двойной расточкой - по максимальному и минимальному диаметру базовой поверхности изделия.

8. Предложенный способ непосредственного контроля размера вхождения прилегающего профиля сборного корпуса реактивного снаряда в пусковую трубу устраняет недостатки общепринятого способа косвенной проверки параметра вхождения и позволяет повысить производительность контроля в 2,5 раза. Введение в технологический процесс сборки двигателя предлагаемого способа контроля диаметра прилегающего цилиндра корпуса гарантирует вхождение реактивного снаряда в пусковую трубу.

9. Экспериментальные исследования произведены в производственных условиях на АО «НПО «СПЛАВ». Технологические рекомендации, разработанные на основании исследований, внедрены на данном предприятии. Технический эффект использования результатов исследований и разработанных рекомендаций отражает существенное повышение качественных показателей труб двигателя. Апробация разработанных предложений при проведении испытаний дальнобойных реактивных снарядов РСЗО «Град» подтвердили повышение качественных показателей труб двигателя, что дало основание рекомендовать разработанные технические решения для внедрения в производство.

10. При опытно-промышленном внедрении результатов диссертационной работы снижена трудоемкость окончательной механической обработки трубы двигателя на 1,3 %. При этом ожидаемый экономический эффект составит 100 тыс. рублей в год.

Перспективой дальнейшего развития направления диссертационной работы является применение разработанных рекомендаций и технических решений для исследования и производства аналогичных современных видов артиллерийского вооружения.

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

Структурный элемент «Обозначения и сокращения» содержит перечень обозначений и сокращений, применяемых в данной работе: предел прочности - ов МПа;

ударная вязкость - способность материала поглощать механическую энергию в процессе деформации и разрушения под действием ударной нагрузки; частота вращения - п мин-1; скорость резания - V м/мин; подача - 5 мм/об; степень деформации - е %; уровень доверительной вероятности - Р %; мощность, затрачиваемая на процесс резания - Рс, кВт; мощность, затрачиваемая на деформирование срезаемого слоя - Ррс1 , кВт; мощность, затрачиваемая на контактные процессы на передней поверхности в системе «стружка-инструмент» - Р^;

мощность, затрачиваемая на контактные процессы на задней поверхности в системе «обработанная поверхность-инструмент» - Р^;

мощность, затрачиваемая на образование новых поверхностей - Рт; значение ломающей подачи на ¡-й величине предварительного заглубления вершины резца - ;

величина предварительного заглубления вершины резца в тело заготовки -

ц;

биения торцов комплексных резьбовых калибров относительно базовой оси детали - (А Тк1), мм;

радиальное биение комплексного резьбового калибра относительно базовой оси детали - (А рк\), мм.

В настоящей работе применены следующие термины с соответствующими определениями:

деталь - изделие, изготовленное без применения сборочных операций; исходная заготовка - заготовка перед первой технологической операцией; штампованная заготовка - поковка, полученная технологическим методом объемной штамповки;

глубокая вытяжка - разновидность штамповки. При глубокой вытяжке приходится преодолевать большие силы трения, развивающиеся при скольжении металла между матрицей и державкой заготовки, а также при вытяжке его по радиусу матрицы;

ротационная вытяжка - получение полой осесимметричной детали из плоской или объемной, полой, вращающейся заготовки, деформируемой одним или несколькими роликами по вращающейся оправке;

резьбовое замковое соединение - соединение двух деталей с помощью упорной резьбы, ось которой совпадает с осями объединяемых деталей;

радиальное биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности вращения до базовой оси в сечении плоскостью, перпендикулярной базовой оси;

торцовое биение - разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля торцовой поверхности, до плоскости, перпендикулярной базовой оси;

овальность - отклонение от круглости, при котором реальный профиль представляет собой овалообразную фигуру, наибольший и наименьший диаметры которой находятся во взаимно перпендикулярных направлениях;

частость - это частоты, выраженные в виде относительных величин (долях единиц или процентах);

технологическое наследование - явление переноса свойств объектов от предшествующих технологических операций к последующим;

корреляционная зависимость - статистическая взаимосвязь двух или более случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми). При этом изменения значений одной или нескольких из этих величин сопутствуют систематическому изменению значений другой или других величин;

частота вращения - физическая величина, равная числу полных оборотов за единицу времени. Единица частоты вращения - секунда в минус первой степени (с-1, б-1), оборот в секунду;

скорость резания - расстояние, пройденное точкой режущей кромки инструмента относительно заготовки в направлении главного движения в единицу времени. Скорость резания имеет размерность м/мин или м/сек.

1. Алямовский А.А. Инженерные расчёты в SolidWorks Simulation - Изд. ДМК-Пресс, 2010. 230 с.

2. Бобров В.Ф. Многопроходное нарезание крепежных резьб резцом. М.: Машиностроение. 1982. 104 с.

3. Бурцев В.М., Васильев А.С., Дальский А.М. [и др.] Технология машиностроения: В 2 т. Т1. Основы технологии машиностроения / Учебник для вузов. Под ред. А.М. Дальского. 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 564 с.

4. Бурцев В.М., Васильев А.С., Деев О.М. [и др.] Технология машиностроения: В 2 т. Т2. Производство машин / Учебник для вузов. Под ред. Г.Н. Мельникова. 2-е изд., стереотип. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 640 с.

5. Быков Г.Т., Маликов А.А., Ямников А.С. Центрирование овальных тонкостенных цилиндров на цанговой оправке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2009. № 1-1. С. 10-17.

6. Васильев А.С. Статистическая модель трансформации свойств изделий в технологических средах // Вестник МГТУ. Машиностроение. 1997. № 4. С. 19-20.

7. Васильев А.С. Научная технологическая школа Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана «Технологическая наследственность в машиностроении» // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 1 (40). С. 196-197.

8. Васильев А.С. Технологическая наследственность в машиностроении // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 1 (40). С. 198-202.

9. Васильев А.С., Дальский А.М. Роль технологической наследственности в обеспечении качества изделий // В сборнике: Технологические методы повышения качества продукции в машиностроении (ТМ-2010). Сборник трудов Международной научно-технической конференции. Воронежский государственный тех-