Разработка технологии изготовления деталей из тонколистовой электротехнической стали тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Покроев, Александр Иванович

• Покроев, Александр Иванович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Покроев, Александр Иванович

Введение.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТОНКОЛИСТОВОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

1.1. Описание объектов и предметов исследования.

1.2. Основные способы формообразования тонколистовых стальных заготовок в машиностроении.

1.3. Штамповка

1.3.1. Достоинствам недостатки.

1.3.2. Особенности технологического процесса.

1.4. Лазерная резка

1.4.1. Особенности технологического процесса.

1.4.2. Методика и результаты проведенных экспериментов по лазерной резке сталей.

1.5. Обработка заготовок с помощью пазопробивных устройств

1.5.1. Конструктивные особенности устройств.

1.5.2. Обзор основного и вспомогательного оборудования, работающего по данному принципу.

1.6. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ ТОНКОЛИСТОВОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ

2.1. Формирование идеального конечного результата и проверка соответствия известных методик обработки ИКР.

2.2. Базирование детали типа "диск".

2.3. Точностные параметры пробивки пазов якорного железа

2.3.1. Постановка задачи устранения влияния нежесткости листа якорного железа на точностные характеристики процесса получения функциональных пазов по контуру детали.

2.3.2. Анализ погрешностей размеров пазов.

2.3.3. Построение математических моделей формообразования пазов.

2.4. Моделирование процессов, происходящих при штамповке пазов якорного железа до начала пластических деформаций.

2.5. Статистические исследования.

2.6. Расчет необходимой точности обработки и выбор методов ее обеспечения.

2.7. Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАБОТКИ

ПАЗОВ

3.1. Цели, методы и план проведения экспериментов.

3.2. Выбор оборудования для проведения натурных испытаний, обоснование применяемой приборной базы.

3.3. Методика проведения экспериментов на пазопробивном автомате.

3.4. Рекомендации по технике безопасности при проведении данных экспериментов.

3.5. Результаты экспериментов на пазопробивном автомате

3.5.1. Распределения размеров пазов.

3.5.2. Построение и анализ эмпирической зависимости изменения величины заусенца в процессе износа штампа.

3.6. Сравнение теоретических данных с экспериментальными результатами.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАЗОВ И ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЕЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

4.1. Особенности производственной технологии получения пазов в тонколистовом материале.

4.2. Модернизация пресса КД2320 для проведения сложнопрофильной обработки

4.2.1. Подготовка оборудования к модернизации.

4.2.2. Особенности воплощения концепции модернизации.

4.3. Проработка технологической схемы обработки с использованием разработанного приспособления.

4.4. Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ СТАЛЕЙ

5.1. Определение производственных показателей.

5.2. Расчет и сравнение экономической эффективности различных методов обработки.

5.3. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии изготовления деталей из тонколистовой электротехнической стали»

Актуальность темы

В современных экономических условиях на предприятиях, производящих сложные электрические машины, наряду с внедрением нового технологического оборудования становится актуальным эффективное использование имеющегося оборудования, его модернизация и унификация. Целью совершенствования оборудования является повышение точностных показателей технологических процессов, применяемых с использованием современного оборудования.

Вопросы точности вырубки деталей из электротехнической стали до настоящего времени традиционно остаются актуальными. В настоящей работе предлагается вариант решения проблемы повышения качества вырубки деталей без снижения производительности имеющегося оборудования.

Для сложнопрофильной вырубки тонколистового проката в настоящее время используются компаундные штампы. Обычно формообразующие элементы штамповой оснастки обладают длинными рубящими кромками, влияющими на качество получаемых деталей. Повышение эффективности работы штампа достигается специальными методами нанесения покрытия и доводки рубящих кромок так, чтобы сама обработка происходила методом резания. Режущие кромки создаются скосами граней, и каждая точка кромки высечного штампа последовательно одна за другой создает линию реза (метод ножниц). Однако указанные методы и механизм разделения экономически малоэффективны и практически не применяются в условиях среднесерийного производства [28].

Таким образом, задача усовершенствования данного метода для повышения точности обработки деталей из электротехнической стали связана с проблемой его удешевления. Метод, предложенный в настоящей диссертации, является более целесообразным, так как позволяет получить результат, удовлетворяющий требованиям заказчика и исполнителя.

Цель работы:

Разработка концепции модернизации однокривошипных штамповочных прессов и внедрение их в производство для обработки листов якорного железа из тонколистовой электротехнической стали на основе вновь разработанной технологии вырубки пазов на данном оборудовании.

Научная новизна работы

Разработаны научные основы технологии получения пазов в листах якорного железа для необходимой точности обработки.

Построена математическая модель процессов формообразования пазов в якорном железе из тонколистовой электротехнической стали и доказана ее адекватность практическим результатам применения разработанной конструкции штампа.

Разработана концепция модернизации существующих прессов КД2320 для процессов пробивки пазов в тонколистовом прокате.

Получены сравнительные результаты экспериментальных исследований рассеяния размеров пазов в детали до и после модернизации пазопробивного автомата на базе пресса КД2320.

Получены теоретические зависимости необходимого коэффициента демпфирования прижима штампа и прогиба детали от ее радиуса.

Степень разработанности темы

В конце 19 века компания "Зингер" [59] стала активно внедрять в производство швейную машинку с электроприводом. В 20 веке Шуллер [41] предложил устройство для получения деталей резанием, работающий по принципу возвратно-поступательного движения иглодержателя швейной машинки. В дальнейшем эта идея широкого распространения не получила. В развитии листовой штамповки были использованы другие способы. В настоящее время на ООО "Электротяжмаш" применяемая технология листовой штамповки уже не полностью удовлетворяет технико-экономическим требованиям. В связи с этим в вопросах совершенствования разделительных операций при теоретических и экспериментальных исследованиях в этой области исследователи вновь обратились к штамповке резанием.

За рубежом в настоящее время тоже занимаются проблемой применения штампов, использующих принцип резания. Диссертантом анализировались конструкции и принцип работы широкоуниверсального пресса Еиготас итальянского производства, предназначенного для профильной вырубки пазов в тонколистовом материале. Однако, исходя из его особенностей функционирования, применять данный пресс в условиях ООО "Электротяжмаш" и других предприятий нецелесообразно.

Научная деятельность проводилась в следующих направлениях:

1. Выявление на основе путем логического, математического моделирования и экспериментального сравнения наилучшей из рассматриваемых технологий обработки тонколистовой электротехнической стали.

2. Анализ особенностей работы и конструкторская проработка технических характеристик оборудования, применяемого при данной технологии.

Практическая ценность работы

1. Разработана новая технология установки и выверки заготовки относительно базовых поверхностей пресса для обеспечения заданной точности детали.

2. Разработана технологическая схема пробивки пазов в листе якорного железа с использованием разработанного нового приспособления.

3. Спроектирован и внедрен в производство модернизированный пазопробивной автомат на базе пресса модели КД2320.

Автор защищает

1. Закономерности описания технологического процесса изготовления листов якорного железа, обеспечивающие заданную точность обработки.

2. Результаты математического моделирования обработки нежесткого тела -листа якорного железа.

3. Концепцию модернизации прессов на основе модели КД2320 для получения сложного профиля и результаты ее внедрения в производство.

4. Обоснование технологической схемы обработки с использованием разработанного приспособления.

Апробация работы

Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на двух международных конгрессах: "Современные технологии в промышленности строительных материалов" г. Белгород 2003, 2005 годов. Также результаты работы представлялись на участие в двух Белгородских областных конкурсах научных молодежных работ "Молодежь Белгородской области" г. Белгород 2003, 2004 годов; конкурсе 2005 года на соискание грантов: студенты, аспиранты и молодые ученые - малому наукоемкому бизнесу "Ползуновские гранты".

Реализация проекта

Проект реализован на базе следующих организаций: осуществления математического моделирования - кафедра "Технология машиностроения" Белгородского Государственного Технологического Университета имени В.Г. Шухова; эксперименты, связанных со штамповой оснасткой и оборудованием -ЗАО "Сокол - АТС", ООО "Электротяжмаш"; эксперименты по лазерной резке материалов - ОАО "Белгородский завод Ритм", ОАО "Новатор";

- эксперименты на итальянском прессе EUROMAC - ОАО "Сельхозмашина"; эксперименты на пазопробивном автомате - ОАО экспериментальный завод "Энергоремонт", ОАО завод "Электромашина", ООО "Эл ектротяжмаш".

Внедрение результатов

Проект внедрен на базе следующих предприятий: ОАО экспериментальный завод "Энергоремонт", ОАО завод "Электромашина",

ООО "Электротяжмаш", - входящих в холдинг электротехнических предприятий г. Белгорода.

Спроектированный пазопробивной механизм к прессу КД2320 работает на ООО "Электротяжмаш".

Основные положения диссертации отражены в следующих работах.

1. Покроев А.И. Возможности применения лазеров в системах измерения и контроля размеров и перемещений /П.М.Колесников, А.И.Покроев //Вестник БГТУ им. В.Г.Шухова. - Белгород: изд-во БГТУим.В.Г.Шухова, 2003.-№7, 4.4. - С.23-26.

2. Покроев А.И. Способы увеличения поглощения лазерного излучения обрабатываемой поверхностью /П.М.Колесников, А.И.Покроев //Энергосберегающие технологические комплексы и оборудование для производства строительных материалов: Межвузовский сборник статей. - Белгород: изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2003. - С.133-137.

3. Покроев А.И. Совершенствование технологии раскроя сложнопрофильных тонколистовых деталей /П.М.Колесников, Н.А.Пелипенко, А.И.Покроев //Заготовительные производства в машиностроении. - М.: Машиностроение, 2004. - № 11. - С.54-56.

Покроев А.И. Средства защиты оператора при работе с лазерным излучением /П.М.Колесников, А.И.Покроев //IV Межрегиональная с международным участием научно-техническая конференция: Механики XXI веку. - Братск: изд-во БрГУ, 2005. - С. 173 - 177. Покроев А.И. Анализ технических возможностей применения пресса с ЧПУ Еиготас. Методика устранения замеченных недостатков при проектировании технологической линии для выполнения подобных задач /Н.А.Пелипенко, А.И.Покроев, Я.Н.Пелипенко //Вестник БГТУ-Белгород: изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2005. - №11. - С. 366 - 368.

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Покроев, Александр Иванович

выводы.

1. Разработана концепция модернизации существующих прессов КД2320 для процессов пробивки пазов в тонколистовом прокате.

2. Разработаны научные основы технологии получения пазов в листах якорного железа для необходимой точности обработки.

3. Получены сравнительные результаты экспериментальных исследований рассеяния размеров пазов до и после модернизации пазопробивного автомата на базе пресса КД2320.

4. Получены теоретические зависимости необходимого коэффициента демпфирования прижима штампа и прогиба детали от ее радиуса.

5. Разработана математическая модель процессов формообразования пазов в якорном железе из тонколистовой электротехнической стали и доказана ее адекватность практическим результатам применения разработанной конструкции штампа.

6. Разработана производственная технология получения пазов в листах якорного железа для необходимой точности обработки.

7. Спроектирован и внедрен в производство модернизированный пазопробивной автомат на основе пресса модели КД2320.

8. Предложена технологическая схема обработки с использованием разработанного приспособления в разработанной технологии получения пазов в якорном железе.

9. Экономический эффект при переходе от штамповки компаундным штампом к штамповке пазопробивным автоматом за первый год составляет (с учетом затрат на внедрение): 352988 руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Покроев, Александр Иванович, 2006 год

1. ГОСТ 2.105-1995. Общие требования к текстовым документам -М.: ВНИИНМАШ, 1995. 35 с.

2. ГОСТ 7.80-2000. Библиографическая запись. Библиографическое описание. М.: ИПК изд-во стандартов, 2004. - 170 с.

3. Александров JI.B. Системный анализ при создании и освоении объектов техники /Л.В.Александров, Н.П.Шепелев.- М.: НПО Поиск, 1992,- 136 с.

4. Альтшуллер Г.С. Жизненная стратегия творческой личности /Г.С.Альтшуллер.-Мн.: Беларусь, 1994. -478 с.

5. Аменадзе Ю.А. Теория упругости/ Ю.А.Аменадзе- М.: Высшая школа, 1971.-287 с.

6. Аналитические и численные методы в теории переноса: /Под ред. П.М.Колесникова. Мн.: Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова АН БССР, 1977. - 304 с.

7. Аршавский Е.А. Проектируем с помощью компьютера. Будущему инженеру о САПР/Е.А.Аршавский-Мн.: Университет, 1991.-125 с.

8. Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения /Б.С.Балакшин-М.: Машиностроение, 1969. 559 с.

9. Басов К.А. ANSYS. Справочник пользователя /К.А.Басов.- М.: АМК, 2005.-251 с.

10. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических ц. процессов и производств. Охрана труда. /П.П.Куклин, В.Л.Лапин,

11. Е.А.Подгорных и др.- М.: Высшая школа, 1999. 187 с.12