Технологическое обеспечение собираемости узлов запирания стрелкового оружия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат технических наук Терехин, Сергей Николаевич

• Терехин, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Терехин, Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ ЗАПИРАНИЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ

1.1 Устройство принцип работы и сборка карабина МЦ-125

1.2. Задачи, решаемые при осуществлении сборки

1.3 Методы компенсации погрешностей размеров и формы деталей узлов

запирания стрелкового оружия

1.4 Контактные процессы, происходящие при функционировании

стрелкового оружия

1.5 Способы сборки узлов запирания

1.6 Влияние контактных деформаций на точность узлов запирания

1. 7 Выводы

1.8 Цель и задачи исследований

2. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СОБИРАЕМОСТИ УЗЛА ЗАПИРАНИЯ КАРАБИНА МЦ125

2.1 Размерный анализ собираемости рамы затворной и коробки

2.2 Анализ полученных результатов расчета собираемости рамы

затворной и коробки

2.3 Размерный анализ собираемости затвора и коробки

2.4 Анализ полученных результатов расчета зазоров между затворолг и

коробкой

2.5 Расчет собираемости ведущего выступа с копирным пазом рамы

затворной

2.6 Анализ полученных результатов расчета собираемости ведущего

выступа с копирным пазом рамы затворной

2. 7 Расчет собираемости вкладыша с затвором и рамой затворной

2.8 Анализ полученных результатов расчета собираемости вкладыша с

затвором и рамой затворной

2.9 Расчет входимости зуба затвора в коробку

2.10 Анализ полученных результатов расчета входимости зуба затвора в коробку

2.11 Выводы по результатам размерного анализа собираемости узла запирания карабина МЦ-125

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗЛОВ ЗАПИРАНИЯ СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ

3.1. Этапы моделирования выходных параметров сборных изделий с

избыточными связями в соединениях

3.2 Построение математической модели собираемости узла запирания карабина МЦ-125

3.2.1 Моделирование исходных данных изделия

3.2.2 Моделирование параметров технологического процесса сборочной операции

3.2 Моделирование выходных характеристик сборочной операции

3.3 Выводы

4. РЕКОМЕНДАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ, СДЕЛАННЫЕ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РАЗМЕРНОГО АНАЛИЗА И ГРАФИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СОБИРАЕМОСТИ УЗЛА ЗАПИРАНИЯ КАРАБИНА МЦ125

4.1 Рекомендации по изменению размеров для обеспечения собираемости

узла запирания карабина МЦ-125

4.1.1 Рекомендации по изменению размеров в паре рама затворная -коробка для обеспечения собираемости

4.1.2 Рекомендации по изменению размеров в паре затвор - коробка

для обеспечения собираемости

4.1.3 Рекомендации по изменению размеров для обеспечения входимости зуба затвора в коробку

4.1.4 Рекомендации по изменению размеров для обеспечения собираемости вкладыша с затвором и рамой затворной

4.2 Технологические и метрологические мероприятия

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение собираемости узлов запирания стрелкового оружия»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время, в условиях рыночных отношений предприятия вынуждены особое внимание уделять вопросу ценообразования с целью обеспечения конкурентоспособности изделий. Для этого необходимо при обеспечении высокого качества изделия существенно снизить его себестоимость.

В процессе сборочных работ формируются показатели качества и проявляются все погрешности, возникающие, как на предшествующих ей стадиях производства, так и непосредственно при объединении деталей. Трудоемкость сборочных процессов колеблется в широких пределах, в единичном и мелкосерийном производстве она достигает 60-70 %% от общей трудоемкости изготовления, при этом большое число сборочных операций выполняется вручную. Достижение необходимой точности машины - одного из показателей качества, вызывает наибольшие трудности и затраты в процессе ее создания. Точность машины является функцией точности составляющих частей - деталей, узлов, групп, и характеризуется величиной отклонения полученных в результате сборки точностных и эксплуатационных характеристик от заданных.

Это возможно сделать за счет снижения затрат на производство уже разработанных и пользующихся повышенным спросом, но недоступных из-за дороговизны широкому кругу потребителей, изделий.

Для запуска в производство изделий, необходимо провести техническую подготовку (переоснащение существующего производства), основной частью которой является технологическая подготовка производства. Технологическая подготовка производства включает в себя обеспечение технологичности конструкции

изделия и проектирование технологии их изготовления, при этом выполняется проектирование технологических процессов изготовления деталей и сборки узлов и изделия в целом.

Основная задача сборочной операции - получение необходимых заданных величин выходных параметров изделия, за счет обеспечения точности замыкающих звеньев.

По способу получения заданных величин замыкающего звена различают следующие типы сборки: сплошная сборка, сборка с предварительной отбраковкой комплектующих, с групповой взаимозаменяемостью, по действительным размерам /30, 6, 8, 10/.

Сплошная сборка осуществляется путем присоединения компонентов изделия друг к другу без какого-либо их предварительного контроля перед сборкой, если качество изделия не меняется, или меняется незначительно, при замене любого элемента изделия на однотипный, то такая сборка называется сборкой с полной взаимозаменяемостью. Если на сборке допускается определенный процент брака, то такая сборка называется сборкой с неполной взаимозаменяемостью. При этом повышение качества изделий происходит за счет повышения точности механической обработки и соответствующего контроля.

Сборка с предварительной отбраковкой предусматривает предварительный контроль и сортировку компонентов сборочных комплектов на годные и негодные. На сборку идут комплекты, признанные годными, что значительно снижает уровень брака. Метод применяется в случае, если соединение не подлежит разборке, и брак неисправим. Забракованные детали составляют незавершенное производство и могут быть доработаны, использованы при комплектовании другой партии изделий или применяться как запасные части при ремонте изделий после их доработки.

Сборка с групповой взаимозаменяемостью базируется на предварительной сортировке компонентов сборочных комплектов на необходимое число селективных групп. Комплекты перед сборкой комплектуются по так называемым правилам комплектования, а затем сборка осуществляется по принципам сплошной сборки /26, 48/, при комплектовании возможна доработка дета-л е й.

Сборка по действительным размерам подразумевает комплектование деталей по результатам измерений истинных значений параметров компонентов, таким образом, реализуется индивидуальный подбор деталей в сборочный комплект. При этом компенсация погрешностей одной детали происходит за счет погрешностей другой.

При совершенствовании технологии изготовления изделия, прежде всего, необходимо рационально выбрать сборочный процесс, так как именно сборка определяет эксплуатационные характеристики изделий. Оптимизация сборочных процессов возможна только в том случае, когда процессы сборки (применяемые методы и способы сборки) формализованы и получено их математическое описание.

Для каждого из типов сборки разрабатываются свои математические модели, которые сводятся к расчету допусков на составляющие размерную цепь звенья. Последние должны обеспечить требуемую точность замыкающего звена, тем самым, обеспечивая годность изделия /21, 25, 27, 5 1, 72/.

Эти методы достаточно полно разработаны для линейных размерных цепей с постоянными передаточными отношениями. В имеющейся нормативной литературе размерные цепи решаются независимо друг от друга. При этом не учитывается, что в неко-

торых соединениях, в которых детали объединяются по 6 условным базовым точкам, расположение базовых точек неизвестно (неопределенность базирования) /58, 71/. Решение задач в условиях неопределенности базирования позволяет, не только рационально выбрать последовательность сборки и назначить точность изготовления сборочных устройств, но и обосновать требования к точности механической обработки деталей, поступающих на сборку.

При проектировании машин стремятся максимально использовать принципы взаимозаменяемости, однако существует ряд производств, где для достижения высокой точности сборки приходится по экономическим соображениям отходить от принципов взаимозаменяемости и использовать методы компенсации, т. е. регулировку и пригонку, что особенно характерно для производства оружия.

Это, как правило, происходит там, где осуществляется-сборка многозвенных механизмов, имеющих высокую заданную точность замыкающего звена. Трудоемкость сборки с использованием методов компенсации погрешности замыкающего звена довольно высока. Кроме того такие методы вызывают необходимость в процессе сборки дополнительно обрабатывать детали и узлы, компенсируя при этом неточности механической обработки.

Такие сборочные процессы таят в себе самые крупные потенциальные резервы для сокращения ручного труда, снижения трудоемкости и себестоимости машин и механизмов, роста производительности труда, существенного повышения эффективности производства и качества выпускаемой продукции.

Сборка стрелкового и автоматического оружия имеет ряд характерных особенностей. Они обусловлены тем, что в конструкциях автоматических машин подавляющее большинство ответственных деталей имеет многофункциональное назначение, а это, в свою очередь, приводит к образованию функционально-связанных размерных цепей, характеризуемых относительно высокой точностью размеров замыкающих звеньев.

Объектом исследования данной диссертационной работы являются узлы запирания стрелкового оружия.

Исследуемые механизмы работают в условиях циклического импульсного нагружения и при их эксплуатации наблюдаются значительные контактные деформации поверхностей объединяемых деталей, в конечном итоге приводящие к потере точности, первоначально достигнутой при сборке, а износ в подвижных соединениях кроме потери точности может привести к нарушению работоспособности изделия и заклиниванию.

Специфичность конструкции и особенности работы узлов и механизмов стрелкового оружия требует более глубокого изучения закономерностей взаимодействия деталей в условиях импульсного нагружения и циклических перемещений.

Большое число исследований /16, 54, 65, 68/ посвящено изучению контактных процессов, возникающих на стыке реальных поверхностей, однако ряд проблем, особенно проблемы собираемости, еще не решен, или требует дальнейшей проработки с целью доведения теоретических результатов до практических инженерных методик.

Работы И.А. Коганова, H.H. Шемарина, А.И. Гейликман, А.П. Никифорова, В.Г. Чермошенцева, Е.А. Воскресенского, А.Ю. Мигая, H.A. Терехина, H.H. Поповой, О.Ю. Ионова, О.С.

Кашмина выполненные на кафедре «Технология машиностроения» ТулГУ, решают большинство задач, связанных с сокращением ручных пригоночных работ, снижением трудоемкости и себестоимости сборки машин и механизмов, ростом производительности труда, существенным повышением эффективности производства и качества выпускаемой продукции.

Данная диссертационная работа является продолжением работ ведущихся на кафедре "Технология машиностроения" ТулГУ.

В настоящей диссертации решается задача разработки математической модели для управления качеством сборочного процесса, с целью обоснования необходимой точности изготовления составляющих деталей, в зависимости от типа производства и способа достижения точности, и снижения объема ручных пригоночных работ при сборке узлов и механизмов стрелкового оружия, у которых техническими условиями заданы две выходные характеристики: собираемость (обеспечение величины замыкающего звена отдельных размерных цепей) и обеспечение нормального запирания (обеспечение величины замыкающего звена всех связанных размерных цепей).

Объектами исследования являются узлы запирания стрелкового оружия.

Целью работы является снижение трудоемкости сборки узлов запирания стрелкового оружия при гарантированном обеспечении заданного конструктором качества сопряжения деталей в узле и разработка рекомендаций и технологических приемов для повышения точности сборки узлов запирания стрелкового на основе использования геометрических моделей изделия.

Для достижения этой цели в работе рассматривались следующие задачи.

1. Проведение размерно-функционального анализа узла запирания карабина МЦ-125.

2. Разработка метода машинно-графического моделирования процесса формирования зазоров и натягов в собираемом узле.

3. Разработка рекомендаций и обоснование технологических и метрологических приемов для повышения точности сборки на основе использования геометрической модели изделия.

Направление исследований по теме диссертации является частью работ проводимых в ТулГУ, связано с работой по гранту РФФИ № 96-15-98-241 (№6604 ГРФ) ' Прогрессивные технологические процессы формообразования сложных поверхностей и сборки высокоточных изделий", а также является частью НИР по теме "Построение математической модели взаимодействия параметров соединений и деталей с выходными параметрами изделия, на примере обеспечения качества узла запирания канала ствола стрелкового оружия." проводимой в Тул-ГУ, код темы по ГАСНТИ 55.13.15

Работа содержит четыре главы и приложения.

В первой главе рассмотрены устройство и принцип работы карабина МЦ-125, особенности конструкции узлов запирания спортивно-охотничьего оружия. Определены задачи решаемые при сборке и рассмотрены методы компенсации погрешностей размеров и формы деталей узлов запирания стрелкового оружия. Рассмотрены способы сборки узлов запирания, контактные процессы происходящие в процессе работы и их влияние на точность узлов запирания. Сформулированы цель и задачи работы.

Во второй главе построены схемы для проведения размерного анализа собираемости и обеспечения нормального запирания. Произведен расчет размерных цепей методом максимума минимума, и анализ собираемости узла запирания карабина МЦ-

125. По результатам проведенного размерного анализа узла запирания карабина сделаны выводы.

Третья глава посвящена особенностям моделирования собираемости и выходных характеристик изделий. Показаны лимитирующие сечения - сечения оказывающие максимальное влияние на собираемость - изделия и параметры их характеризующие, которые являются исходными данными для построения математической и геометрической моделей лимитирующих сечений. Отмечено, что каждое из сечений представляет собой набор дискретных элементов: отрезков прямых и дуг окружностей. Рассмотрено пересечение двух профилей и задача о проверке пересечения каждого дискретного элемента одного сечения с каждым элементом другого. Приведены итоги моделирования при различных начальных условиях.

В четвертой главе даны рекомендации по изменению размеров деталей и рассмотрены технологические и метрологические мероприятия для. обеспечения собираемости и уменьшения пригоночных работ.

В приложениях приведены необходимые расчеты и результаты проведения моделирования на ЭВМ.

1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ УЗЛОВ ЗАПИРАНИЯ

СТРЕЛКОВОГО ОРУЖИЯ.

Стрелковое оружие получило широкое распространение. Винтовки, карабины, автоматы и прочее оружие является не только наиболее массовым видом различных армий, но и успешно служат в мирное время, оказывая помощь правоохранительным органам, военным, охотникам, исследователям. Одним из образцов нарезного охотничьего оружия является карабин МЦ-125 выпускаемый на тульском государственном унитарном предприятии КБП филиал ЦКИБСОО.

1.1 Устройство принцип работы и сборка карабина МЦ-125

Карабин модели МЦ-125 выглядит следующим образом рис.1.1, и состоит из следующих основных частей рис.1.2: 1 -кронштейн крепления оптического прицела, 2 - оптический прицел, 3 - ствол с коробкой, 4 - механизм запирающий в сборе, 5 -ложа в сборе, 6 - механизм ударно-спусковой, 7 магазин.

Рис. 1 . 1 Карабин МЦ-1 25

Автоматическая перезарядка карабина осуществляется за счет энергии пороховых газов, отводимых в газовую камору че-

рез поперечное отверстие в стенке ствола, щейся возвратной пружины поз.7, рис.1.3.

и

энергией

сжимаю-

Рис. 1.2 Основные части карабина МЦ-125

1 - кронштейн крепления оптического прицела, 2 - оптический прицел, 3 - ствол с коробкой, 4- механизм запирающий в сборе, 5- ложа в сборе, 6- механизм ударно-спусковой, 7- магазин.

Рис.1.3 Схема узла запирания и ударно-спускового механизма карабина МЦ-125 1 -боек, 2 - затвор, 3 - затворная рама, 4 - курок, 5 - боевая пружина, 6 - разобщитель, 7 - возвратная пружина, 8 - скоба ударно-спускового механизма, 9 - спусковой крючок, 10 -предохранитель, 11 - перехватыватель, 12 - магазин, 13 - шток

Ствол неподвижный, жестко соединенный с коробкой посредством двух направляющих цилиндров и резьбы. Запирание канала ствола осуществляется четырьмя выступами затвора поз. 2, которые заходят за упорные поверхности коробки (боевые упоры). Поворот затвора производится рамой поз. 3, движущейся в крайнее переднее положение под воздействием возвратной пружины.

Ударно-спусковой механизм поз. 8 смонтирован на отдельном основании и обеспечивает ведение только одиночной стрельбы. Взведение курка поз.4 осуществляется автоматически при движении затворной рамы в крайнее заднее положение. Предохранительный механизм запирает спусковой крючок. При перемещении предохранителя поз. 10 справа налево в положение "огонь" на нем видна проточка красного цвета.

Механизм перезарядки расположен под стволом и закрыт цевьем. Возвратная пружина затвора поз.7 направляется в металлической трубке, размещенной в прикладе ложи.

Ствол и коробка соединены с основанием коробки и ложей посредством трех Т-образных выступов и зафиксированы рамкой запирания.

Магазин поз.12 отъемный роторного типа, расположен в окне основания коробки и крепится к нему посредством двух защелок.

Для производства выстрела необходимо зарядить карабин, снять с предохранителя поз.10 и нажать на спусковой крючок поз.9, который поворачивается вокруг своей оси и освобождает курок поз.4. Курок под действием боевой пружины поз.5 наносит удар по бойку поз.1, который разбивает капсюль патрона - происходит выстрел. После прохождения пулей газового отверстия

пороховые газы через отверстие в стенке ствола поступают в подствольную газовую камору и действуют на поршень, который через шток поз.13 воздействует на затворную раму поз.З.

При перемещении назад затворная рама, пройдя свободный ход, взаимодействует с вкладышем затвора; затвор поз.2 поворачивается, и его выступы выходят из-за соответствующих упорных поверхностей коробки - происходит отпирание. При движении затвора назад происходит взведение курка, сжатие возвратной пружины затвора поз.7, извлечение из патронника и отражение стрелянной гильзы.

В конце взведения курок своим выступом заходит за зуб пе-рехватывателя поз. 11 и удерживается им.

Подвижные части после удара в заднем положении под действием возвратной пружины двигаются вперед. Затвор при этом досылает очередной патрон из магазина поз.12 в патронник ствола и выключает перехватыватель. Курок под действием боевых пружин повернется и перейдет на зацепление с зубом разобщителя поз.6. Затвор при подходе в крайнее переднее положение предварительно поворачивается скосом коробки. Последующий поворот затвора происходит за счет взаимодействия винтового паза затворной рамы с вкладышем затвора, и выступы затвора заходят за соответствующие упорные поверхности коробки.

Для производства следующего выстрела необходимо отпустить спусковой крючок, который под действием своей пружины повернется до упора в корпус ударно-спускового механизма поз.8.

При повороте спускового крючка зуб разобщителя выходит из зацепления с выступом курка. Курок под действием боевых

пружин повернется до постановки зуба курка на зацеп спускового крючка. Карабин готов для производства выстрела.

Наиболее важным рабочим и сложным с точки зрения изготовления и сборки узлом является узел запирания рис. 4.4, схема узла представлена на рис. 1.5, а его составные части на фотографии рис. 1.6.

Разборка узла запирания производится следующим образом. Отделите магазин, переведите предохранитель в положение огонь и отведите затвор за рукоятку назад. Удерживая карабин, надавите на кнопку защелки, расположенную в задней стенке окна магазина, и, одновременно оттягивая за скобу, отделите ударно-спусковой механизм. Сдвинув ствол с коробкой вперед до упора и, приподнимая их вверх, отделите ствол с коробкой от ложи. В крайнем переднем положении затвора нажмите на поводок фиксатора и отделите рукоятку затвора. Извлеките затвор из коробки. Удерживая поршень в переднем положении, отведите шток поршня с пружиной от коробки движением вперед и извлеките поршень из газовой каморы.

Разберите затвор, для чего выбейте штифт бойка, извлеките боек с пружиной, вытолкните вкладыш из затвора и отделите затворную раму от затвора. Выбейте из затвора ось извлекателя и отделите извлекатель с пружиной. Из затворной рамы вытолкните

1

Рис. 1.4 Узел запирания карабина МЦ-125

ось поводка и отделите поводок, фиксатор с пружиной и шайбами.

Рис. 1.5 Схема узла запирания карабина МЦ-125 1 - извлекатель, 2 - пружина извлекателя, 3 - ось извлекателя, 4 - штифт бойка, 5- боек, 6 - затвор, 7 - вкладыш, 8 - пружина бойка, 9 - рама затворная, 10 - рукоятка затвора, 11 - толкатель, 12 - поводок фиксатора, 13 - ось толкателя.

Рис. 1.6 Составные части узла запирания карабина МЦ-125 1 - извлекатель, 2 - ось извлекателя, 3 - пружина извлекателя, 4 - рукоятка затвора, 5 - рама затворная, 6 - толкатель, 7 - фиксатор с пружиной, 8 - поводок фиксатора, 9 - ось поводка фиксатора, 10 - штифт фиксатора, 11 - боек, 12 - вкладыш, 13 - штифт бойка, 14 - затвор.

Сборка производится в обратном порядке.

Узел запирания служит для извлечения патрона из магазина и его досылки в канал ствола, запирания патрона в канале ствола, накалывания капсюля патрона, извлечения гильзы и ее отражения.

На сборке требуется выдержать высокую точность при обеспечении величин зазоров в соединении, при этом возникают проблемы следующего характера: не обеспечивается собираемость затвора с затворной рамой; не обеспечивается собираемость затворной рамы с коробкой; не обеспечивается прохождение затвора через пазы боевых упоров коробки.

Для рассмотрения этих проблем необходимо провести размерный анализ собираемости узла запирания.

Несмотря на большую разновидность конструкций стрелкового оружия, принцип действия всех систем одинаков, поэтому и конструкции узлов запирания оружия имеют много общего, рис. 1.7, 1.8, 1.9,1.10.

Входящие в узел запирания детали, несмотря на различное конструктивное исполнение изделий, имеют однообразные функции. Ствол поз.2 при сборке с коробкой поз.1 базируется по цилиндрическим поверхностям и обеспечивает жесткость соединения. Фиксация его в осевом направлении происходит упором в торец с определенным усилием затяжки по резьбе. Затвор, выполненный как сборочное соединение личинки (непосредственно затвора) поз.4 и остова затвора (затворной рамы) поз.5, имеет одну (рис. 1.7, 1.8, 1.9) или две (рис. 1.10) пары боевых упоров. Базируясь в коробке по их торцовым поверхностям, он поглощает основную часть энергии выстрела.

м о

' / У

У //у

А,

/

е

/

а

ы ю

1.2. Задачи, решаемые при осуществлении сборки.

Совершенствование технологических процессов сборки должно происходить по следующим основным направлениям /23, 42/:

- комплексная механизация и автоматизация сборочных процессов;

- создание гибких производственных систем (ГПС) сборки; -разработка и создание новых технологических процессов сборки, снижающих объем ручных работ, на основе научно-обоснованных методик и рекомендаций;

- применение методов автоматизированной подготовки сборочного производства с целью оптимизации приемов и способов сборки

- математическое моделирование на ЭВМ с целью управления сборочным процессом.

Все перечисленные направления решают общую задачу - повышения качества выпускаемых машин и механизмов при снижении трудоемкости сборочных работ. Имеющиеся нормативные документы /18, 19/ предполагают идеализацию сопрягаемых при сборке поверхностей деталей. Величину искажения геометрической формы рабочих поверхностей принято считать допустимой, если характеризующие ее параметры располагаются в пределах поля допуска на размер, определяющий положение этой поверхности (если допуск формы не оговорен на чертеже детали отдельно). При производстве стрелкового оружия точность изготовления деталей задается допусками на линейные и угловые размеры, а требования на точность формы обычно не устанавливаются. Кроме того, многие факторы, характеризующие реальное состояние контактирующих поверхностей, в силу сложности их выявления и оценки, не учитываются.

Граничные поверхности деталей рассматриваются в виде идеальных плоскостей (цилиндров, сфер и других геометрических поверхностей), при этом исключаются погрешности формы, обусловленные технологическими факторами предшествующей обработки /18, 19/. Реальные же поверхности по своей геометрической форме и взаимному расположению существенно отличаются от идеализированных прототипов. Это оказывает влияние на изменение величины размера замыкающего звена.

При силовом взаимодействии деталей узлов и механизмов стрелкового оружия происходит формирование состояния поверхностного слоя, обусловленное совокупностью различных физических явлений /1/. Параметры рельефа, сформировавшиеся в ходе контактных процессов взаимодействия поверхностей сопрягаемых деталей, оказывают влияние на точность собранных узлов /24/.

Многие узлы и механизмы стрелкового оружия функционируют под воздействием значительных динамических нагрузок. Поэтому, для сохранения достигнутой в процессе сборки величины замыкающего звена в течение всего срока эксплуатации, нормируют площадь прилегания контактирующих поверхностей деталей. Таким образом, площадь прилегания и величина замыкающего звена определяет функциональную пригодность изделия.

Отсюда следует, что величина допуска замыкающего звена, определенная в результате размерного анализа является главной характеристикой оценивающей работоспособность сборочного соединения. Площадь контакта это характеристика, стабилизирующая главную характеристику во времени и косвенно регламентирующая погрешности формы и расположения. На практике большинство сборочных соединений узлов запирания стрелкового оружия имеют две контролируемые выходные характеристики: точность замы-

кающего звена и нормированную площадь прилегания (см. рис. 1.11).

Площадь прилегания может быть задана в виде количества пятен контакта на единице площади или в виде отношения контурной площади контакта к номинальной площади /46, 65/. Назначение необходимой площади контакта сопрягаемых поверхностей деталей производится конструктором субъективно на основе накопленного опыта.

Выполнение заданного технического условия при сборке осуществляется, как правило, вручную слесарем-сборщиком, причем непосредственно параметры шероховатости контактирующих поверхностей им не измеряются. В процессе пригонки контроль прилегания поверхностей производится по промежуточному слою копоти, по снятым отпечаткам определяются зоны предстоящей припиловки. Обработке подвергается поверхность детали-компенсатора и таким образом осуществляется получение требуемого пятна контакта поверхностей при одновременном обеспече нии основной выходной характеристики - точности замыкающего звена.

Сборка многозвенных механизмов, имеющих к тому же высокую заданную точность замыкающего звена, характеризуется большим объемом ручного труда, высокой трудоемкостью и себестоимостью /12, 14/.

Прилегание не менее 60%

Прилегание по каждому боевому упору не менее 70% общей площади контакта

ю

Рис. 1.11 Пример размерных цепей, где кроме необходимости обеспечения размера замыкающего звена, необходимо обеспечить пятно контакта.

1.3 Методы компенсации погрешностей размеров и формы деталей узлов запирания стрелкового оружия.

Имеющиеся материалы по теории и практике расчета размерных цепей предполагают идеализированную форму поверхностей сопрягаемых деталей /21/. Расчеты, проводимые на стадии проектирования и при сборке готового изделия, базируются на первоначально сделанном допущении об идеальности формы и взаимного расположения граничных поверхностей деталей. Реальные поверхности деталей по своей геометрической форме и взаимному расположению отличаются от своего идеализированного прототипа, что приводит к изменениям ожидаемых результатов /26/.

В проведенных ранее исследованиях /50/ было установлено, что допуски звеньев, рассчитанные из условий полной взаимозаменяемости, при сборке не во всех случаях обеспечивают предписанную расчетами точность замыкающего звена. Колебание замыкающего размера при различной взаимной ориентации соприкасающихся по плоским поверхностям деталей, объясняется характером сочетании элементов микрорельефа, при котором происходит взаимная компенсация предельных отклонений профиля. Наиболее ощутимо эта ситуация проявляется в многозвенных сборочных соединениях, а также в размерных цепях с переменным передаточным отношением, особенно с увеличивающимся в сторону замыкающего размера /27/.

При производстве узлов запирания стрелкового оружия вероятность возникновения подобной ситуации значительна, так как технические требования на точность формы составляющих сборочное соединение деталей обычно отсутствуют. В существующем производстве способом достижения точности сборочных соедине-

ний является ручная пригонка, которая позволяет компенсировать погрешности размеров и формы собираемых деталей, и считается неизбежной и единственно возможным способом обеспечения точности /65/.

Определение качества сборки узлов и механизмов стрелкового оружия по двум выходным характеристикам (геометрической и качественной, первая определяет точность взаимного положения поверхностей сопрягаемых деталей, вторая нормирует площадь контакта сопрягаемых поверхностей) вызывает определенные производственные сложности. Сборка по методу полной взаимозаменяемости, что является одним из важнейших показателей технологичности изделия, не всегда возможна, так как решение проблемы по обеспечению площади пятна контакта связана пусть и с незначительными, но пригоночными работами. В узлах и механизмах стрелкового оружия имеется функциональная связь деталей сборочных соединений, приводящая к возникновению многозвенных связанных размерных цепей с высокой точностью замыкающих звеньев. Это так же приводит к невозможности широкого применения методов неполной и групповой взаимозаменяемости. Применение метода регулировки, как метода компенсации погрешностей, размеров, возможно лишь в отдельных соединениях /40/. Применение неподвижных и регулируемых компенсаторов позволяет получить заданную точность замыкающего звена, однако введение компенсаторов снижает жесткость конструкций, что для тяжелонагру-женных узлов стрелкового оружия неприемлемо. Очевидно, что для компенсации погрешностей формы и точности, обусловленных контактными процессами, компенсаторы имеют сложное конструктивное исполнение, это обстоятельство так же ограничивает примене-

ние метода регулировки для достижения заданных выходных параметров узлов запирания стрелкового оружия.

Наиболее приемлемым для достижения необходимого качества сборки и распространенным в этой отрасли производства является метод пригонки. Данный метод является достаточно трудоемким, поэтому применяя метод пригонки при сборке, стремятся этот процесс максимально механизировать /40, 46/.

Возникает необходимость в разработке и создании таких технологических процессов механической обработки, которые позволяли бы заранее предугадать возможные погрешности деталей при сборке и избавится от них на финишных операциях.

1.4 Контактные процессы, происходящие при функционировании

стрелкового оружия.

Изучению контактных процессов стыковых поверхностей деталей посвящено большое количество работ /16, 54, 65, 68/. Изучены разнообразные случаи контактных взаимодействий, охватывающий широкий диапазон этих процессов, действующих в различных узлах и механизмах машин. Большое число исследований /17, 29, 46/ посвящено изучению контактных процессов, возникающих на стыке реальных поверхностей, с учетом всех параметров состояния поверхностного слоя. В диссертации Поповой H.H. /50/ приведены сведения об исследованиях в этой области, выполненных за последнее время. Даны также обобщения, позволяющие не только составить представление о практической применимости результатов выполненных исследований, но и наметить пути дополнительных поисков, конкретизирующих имеющиеся данные применительно к

узлам и механизмам стрелкового оружия со свойственной им спецификой конструктивного исполнения и особенностями.

Процесс взаимодействия поверхностей деталей определяется геометрическими параметрами, характеризующими шероховатость, волнистость, отклонение от правильной геометрической формы и физико-механическими свойствами, сопрягаемых поверхностей, управлять которыми можно с помощью технологии обработки деталей /63, 64/. Многие эксплуатационные свойства машин и механизмов, в частности контактная жесткость стыков, в большей мере определяются качественным состоянием поверхностного слоя деталей /15,17,26/.

Исследование влияния состояния поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей машин и их соединений выполнено в ряде работ /16, 29, 50/. Однако зависимости, полученные теоретически или же в результате экспериментов, учитывают в основном статический характер нагружения, а при динамическом нагру-жении стыковых поверхностей деталей машин имеются расхождения в определении некоторых показателей и очень существенные, в 1,2... 1,7 раза больше чем при статическом /55/. Учет характера нагружения коэффициентом динамичности нагрузки при описании процесса контактирования в узлах автоматических машин был произведен в работе Н. А. Терехина /65/.

Реальные поверхности деталей, имеющие шероховатость различной высоты и формы, взаимодействуют под нагрузками, изменяющимися в широких пределах. Важность исследований контактных деформаций таких поверхностей при ударном нагружении отмечалась в работе Поповой Н.Н./50/. Однако описание процесса контактирования деталей, работающих в условиях циклических импульсных нагрузок, вызывает определенные трудности. Это связа-

но еще и с тем, что в данных деталях возникают не только упругие, но и пластические деформации. Строгой математической теории, позволяющей решать задачи, связанные с упругопластической контактной деформацией, в настоящий момент нет. Имеющиеся в этом направлении исследования /3, 4, 20/ в основном посвящены определению таких параметров, как ударная твердость, динамический коэффициент, продолжительность соударения, интенсивность и скорость деформации, распределения давления на поверхности контакта.

Влияние режимов нагружения на сопротивление деформированию контактирующих поверхностей является важнейшей причиной изменения характеристик процесса деформации. Проведенные опыты /47/ свидетельствуют, что в процессе удара возникает локальный нагрев материала в поверхностном слое на несколько сот градусов, что увеличивает пластичность и снижает сопротивление деформированию. Для узлов и механизмов стрелкового оружия наиболее характерно состояние резкого увеличения температуры в процессе работы. Кроме того, детали узлов запирания работают при повышенных скоростях ударного циклического нагружения. При отсутствии данных об исследованиях контактных деформаций шероховатых поверхностей при повышенных скоростях нагружения, в работе /3/ делается предположение, что влияние шероховатости будет сказываться при скоростях удара, не превышающих 100 м/с. От скорости деформирования зависит и характер упрочнения поверхностных слоев при повторных нагрузках. Поэтому изучение контактных деформаций при такой скорости нагружения представляет интерес с точки зрения технологического обеспечения надежности эксплуатации деталей машин и прогнозирования поведения контактирующих поверхностей во времени.

Конструктивное разнообразие узлов и механизмов стрелкового оружия приводит к тому что, контактирование поверхностей деталей происходит в широком диапазоне скоростей, начиная с нулевых значений. Когда имеется зазор в соединениях между деталями, или в случаях, когда конструкцией изделия предусмотрена передача усилия от движущихся элементов, имеют место контактные взаимодействия, когда нагружающее тело в момент касания с нагружаемым имеет конечную скорость. В сборочных соединениях без зазора между деталями нагружение детали, происходит внезапно (импульсное возникновение движущегося усилия). Такой характер приложения нагрузки является особенностью динамики механизмов рассматриваемых объектов.

Контактные деформации, возникающие в процессе эксплуатации изделий на стыковых поверхностях контактирующих деталей, часто близки к критическим. Происходит накопление необратимых пластических деформаций в каждом цикле нагружения, приводящее к потере первоначальной точности размера. Число циклов, за которое изделие не потеряет своей пригодности, как и величина интенсивности накопления деформаций, будет определяться параметрами состояния поверхностного слоя. Получить представление об этих параметрах, позволяет величина контактной деформации после первого удара. Определение предельного числа циклов, при котором начинается поверхностное разрушение, и интенсивность накопления деформаций, является сложной, но интересной задачей, рассмотренной в работе Степанова Г.В./60/, поэтому мною не рассматривается.

Поверхности большинства деталей после термообработки механически не обрабатываются, однако некоторые подвергаются гальваническим и химическим покрытиям. Контактирование по-

верхностей деталей узлов и механизмов стрелкового оружия через слой гальванического или химического покрытия не может не отразиться на результатах контактных процессов. В работе Суслова А.Г./64/ показано влияние на контактные деформации шероховатых поверхностей гальванических покрытий. Степень влияния определена с учетом режимов нагружения и связанных с ними температурных изменений, однако специфика контактирования таких деталей не имеет полного отражения.

Решение задач в области упругопластического деформирования поверхностей деталей машин сопряжено с большими трудностями, так как математическое описание реальных сложных динамических систем, какими являются узлы запирания стрелкового оружия, крайне сложно. Наиболее обоснованное суждение о поведении механизма, работающего в условиях циклических импульсных нагрузок, можно сделать, используя результаты экспериментов описанных в работах Дрозда М.С., Матлина М.М., Сидякина Ю.И./20/ и Штаермана И.Я./68/. Из обзора литературных данных о контактных взаимодействиях видно, что их характеристики зависят от большого числа факторов. Имеющиеся зависимости указывают направленность влияния факторов. Однако непосредственный перенос этих зависимостей на случай расчета параметров контактных процессов в разных изделиях требует экспериментальной проверки.

Из приведенного следует, что необходимы дополнительные исследования контактного взаимодействия деталей узлов запирания стрелкового оружия с учетом специфичности конструкций и характера работы.

1.5 Способы сборки узлов запирания.

На рис. 1.7, 1.8, 1.9, 1.10 представлены узлы запирания стрелкового оружия, от надежности и безопасности работы которых во многом зависит нормальное функционирование всего изделия. Они являются наиболее нагруженными узлами всего изделия.

Рассмотрим некоторые особенности сборки и отладки узлов запирания. Одним из основных условий при сборке является отсутствие качки ствола относительно коробки. Выполнение этого требования осуществляется за счет осевого натяга в резьбовом соединении ствол-коробка возникающего при повороте ствола относительно коробки на угол не менее 30° и не более 40°. Предварительно ствол свинчивается с коробкой до касания буртиком торца коробки, при этом производится контроль раскрытия стыка, который не должен превышать 0,02 мм. В данном положении на ствол наносятся две риски под углом 30° и 40° от вертикальной оси коробки, помеченной риской, в направлении против вращения ствола при ввинчивании в коробку. Затем, с помощью специального ключа, поворачивают ствол до тех пор, пока риска на коробке займет положение между рисками на стволе. После обеспечения осевого натяга в резьбовом соединении, зазор между буртиком ствола и коробкой не допускается.

Выходные характеристики узлов запирания стрелкового оружия изменяются по мере изменения реального состояния контактирующих поверхностей на различных стадиях силовых взаимодействий деталей: при первоначальной сборке, во время приемосдаточных испытаний, и при последующей эксплуатации изделий.

При дальнейшей сборке узлов запирания всех перечисленных видов изделий необходимо обеспечить выполнение выходных характеристик:

- наличие зазора е (см. рис. 1.11), обеспечивающего условие запирания затвора, между "зеркалом" затвора поз.4 и торцом калибра-шашки поз.З, применяемой для сборки и отладки узла запирания и устанавливаемой в патроннике ствола;

- прилегание торцевых поверхностей боевых упоров затвора поз.4 и коробки поз.1 (см. рис. 1.11) в пределах 75-100% номинальной площади контакта.

Анализ размерных связей объединяемых при сборке деталей выполнен на основании принятой в действующем производстве схемы простановки размеров, а также с учетом нормированного контакта рабочих поверхностей.

Рассмотрим схему размерной цепи узла запирания МЦ-125 (см. рис. 1.7). Размер Ах - замыкающее звено размерной цепи, образованной при установке калибр-шашки поз.З в патроннике ствола поз.2. Схема установки калибр-шашки в патронник ствола показана на рис. 1.12. По расчетам, выполненным на предприятии-изготовите-

Л _ ^ г+0,088

ле, он составляет А.х — ^Р+0,006 мм-

Допуск величины вылета калибра-шашки относительно торца ствола для всех представленных изделий примерно одинаков. Патронник ствола обрабатывается с высокой точностью (Сг = 38,0 мм, Сз = 10,5+0'05 мм) и является наиболее ответственным элементом детали. Точность изготовления калибра также достаточно высока, Ш1=41,60.о,оо5 мм, Ш2 =10,5 мм, Шз = 40° ± 2'. Поэтому уменьшить величину допуска размера Ах не представляется возможным.

Рис. 1.12 Схема установки колибра-шашки в патронник.

Допуск замыкающего звена размерной цепи (см. рис. 1.7) определяется по уравнению: Те = ТГ1 + ТС1 +ТЕ1 + ТАХ + ТБ1+ ТВ^

При проведении размерного анализа узлов запирания изделий типа МЦ-14, МЦ-125 была учтена величина контактной деформации Сь возникающей на стыке ствол-коробка. Численное значение которой определялось по формуле /16/

1 / Ус1

•К-СсГ^с! (1.1)

где НтаХ1 - максимальная высота микронеровностей стыка, Асс1 - контурная площадь стыка,

— Нтах1

N

с!

Асс1аНВс1Вс1

Nci - равномерно распределенная нормальная нагрузка, определяемая исходя из осевого усилия, развиваемого в резьбе при затяжке,

а - коэффициент, учитывающий упругую осадку выступов,

(0,6<а<1),

HBci - твердость материала,

vci; ВС1 - коэффициенты опорной кривой поверхности,

КтС1 - коэффициент, учитывающий сближение при скольжении,

|iicl - коэффициент, учитывающий макроотклонения формы стыка.

Если учесть, что ТАХ и TCi определены аналитически и составляют TCi=0,016 мм, ТАх=0,082мм, а по техническим условиям на сборку Те-0,1, то сумма допусков звеньев ТГ1 + TEi + TBi +ТВ! = 0,002 мм, что экономически приемлемыми способами обработки достигнуть невозможно. Аналогичное относится и к другим видам изделий. Единственным способом достижения заданной величины зеркального зазора е в действующем производстве является пригонка. Деталью-компенсатором служит затвор, имеющий открытые для обработки поверхности и величину компенсационного слоя до 1,5 мм. На размеры остальных деталей узла назначают допуски, достижение которых для данного типа производства считается реальным.

Контроль точности сборки производится следующим образом: Затвор должен «крыть» проходной калибр-шашку и «не крыть» непроходной с величиной приращения линейного размера равной, как правило, 0,1 мм. (Производственный термин «крыть» и «не крыть» обозначает соответственно, что затвор при запирании доходит до

своего крайнего переднего положения вследствие наличия зазора между проходным калибром и затвором или не доходит вследствие упора плоскости затвора в плоскость торца непроходного калибра-шашки). Выполнение данного условия осуществляется путем пригонки боевых упоров затвора с целью обеспечения прилегания каждого боевого упора к уступу коробки в пределах 70...75% номинальной площади прилегания. Выполнение данного условия особенно усложняется, когда контактирующие поверхности затвора и коробки имеют профиль винтовой линии, что характерно для узлов запирания оружия калибра более 7,62 мм.

Следует отметить, что затвор служит компенсатором не только линейных размеров, но и компенсатором геометрических погрешностей при сборке узла, так как технологический процесс обработки стыковых поверхностей стволов, коробок и личинок затворов не предусматривает чистовых методов обработки после термообработки и гальванических покрытий.

После сборки и отладки производятся приемо-сдаточные испытания стрельбой. Узел проверяется на прочность двумя усиленными выстрелами, которые создают полуторократное повышенное давление. При этом происходит деформация стыковых поверхностей, что приводит к изменениям точностных параметров узла. Для контроля данных изменений производится проверка узла запирания после приемо-сдаточных испытаний. Узел считается прошедшим испытания, если затвор «кроет» непроходной калибр-шашку, который «не крыл» при отладке, и «не кроет» калибр-шашку с приращением 0,1 мм.

1.6 Влияние контактных деформаций на точность узлов запирания

Влияние контактных деформаций в ходе приемо-сдаточных испытаний на точность выходных характеристик собранного узла запирания показано на рис. 1.13. Вследствие деформации поверхностных слоев контактирующих деталей нарушаются первоначально образовавшиеся размерные связи. Рассмотрено взаимодействие коробки и затвора. Из-за пластической деформации поверхностных слоев увеличивается размер зеркального зазора е, что обнаруживается калибрами-шашками, применяемыми после испытаний. В процессе последующих рабочих нагружений всего изделия пластические деформации как стыковых поверхностей, так и самих деталей в целом, также будут иметь место /28/, однако их величины будут незначительны.

Представлять контактные деформации стыковых поверхностей деталей узлов и механизмов составляющими звеньями контактной размерной цепи было предложено в диссертационной работе /65/. Замыкающее звено такой размерной цепи определит изменение замыкающего звена основной размерной после приемо-сдаточных испытаний цепи после нагружения соединения.

Расчет контактных размерных цепей сводится к нахождению для каждого конкретного стыка, имеющего заданные параметры качества поверхностного слоя, соответствующей величины осадки с учетом норм точности.

Рис. 1.13 Схема изменения размеров деталей

-■¡с*

-> * | Г г

Сборочное соединение стрелкового оружия считается нормально работающим до достижения его выходной характеристикой критической величины екр, определенной на основе многолетнего производственного опыта, очевидно, что разность критической величины замыкающего звена екр и величины е, полученной в процессе первоначальной сборки, должна равняться замыкающему размеру контактной размерной цепи за весь период работы узла.

т+п

екр-е=Е^ГТА1к (1.2) 1

Как было сказано выше, разность размера замыкающего звена после приемо-сдаточных испытаний узлов запирания, собранных с помощью ручной пригонки епс,р и е - размера замыкающего звена, полученного после первоначальной сборки, достигает величины 0,1 мм.

Последнее означает, что в действующем производстве проводится учет контактных деформаций, а их величина задается конструктором на основании многолетнего производственного опыта.

Ориентировочный расчет величины контактной деформации может производиться по известным эмпирическим формулам /16, 17, 63/,. так как нет математического аппарата по определению контактных деформаций в стыках поверхностей деталей под действием динамических импульсных нагрузок. Таким образом, наличие данных о поведении контактирующих поверхностей под действием динамических нагрузок открывает возможность на основе размерного анализа обосновать технологию изготовления составляющих деталей, поскольку каждый технологический процесс обработки создает вполне определенные количественные и качественные характеристики поверхностного слоя.

В работах Никифорова А.П., /46/ Мигая А.Ю., /40/ Терехина H.A., /65/ Кашмина О.С. /32/ было показано влияние способов обработки на величину контактной деформации и выявлено, что механически обработанные поверхности обладают более высокой несущей способностью по сравнению с поверхностями, обработанными вручную.

Следовательно, после приемо-сдаточных испытаний у поверхностей деталей, обработанных на металлорежущих станках, контактная деформация, а значит и епс,мех будет меньше.

Следовательно, путем управления режимами обработки на стадии изготовления деталей можно добиться некоторого уменьшения контактной деформации после приемо-сдаточных испытаний, что приведет к уменьшению пригоночных работ, а в совокупности с управлением процессом сборки возможно достижение взаимозаменяемости деталей.

Все выше сказанное подтверждает актуальность исследований процессов механической обработки и сборки узлов запирания стрелкового оружия, с учетом особенностей работы данных узлов.

Проводимое исследование связано с работой по гранту РФФИ № 96-15-98-241 (№6604 ГРФ) "Прогрессивные технологические процессы формообразования сложных поверхностей и сборки высокоточных изделий", а также является частью НИР по теме "Построение математической модели взаимодействия параметров соединений и деталей с выходными параметрами изделия, на примере обеспечения качества узла запирания канала ствола стрелкового оружия." проводимой в ТулГУ, код темы по ГАСНТИ 55.13.15

44

1. 7 Выводы.

1. Показано, что узлы запирания с точки зрения сборки не технологичны. Кроме того, невозможно достаточно точно представить размеры звеньев размерной цепи для расчета собираемости изделия из-за пластической деформации отдельных элементов и стыков. Тем более невозможно определить размеры звеньев цепи после сдаточных испытаний, так как определенный отпечаток на изменения размеров звеньев цепи при испытаниях накладывают самые разнообразные факторы. Поэтому специфичность конструкции и особенности работы узлов запирания стрелкового оружия требует более глубокого изучения.

2. Для обоснованного назначения выходных характеристик сборочных соединений необходимо учитывать геометрические характеристики и физико-механическое состояние поверхностного слоя контактирующих деталей, а также рассмотреть реальное состояние контактирующих поверхностей, которое позволяет сделать их количественную оценку и получить возможность точного прогнозирования результатов сборки.

3. Показано, что можно моделировать процесс изменения величины замыкающего звена, в зависимости от исходного состояния контактирующих поверхностей сопрягаемых деталей, в течение всего периода работы соединения. Полученные данные позволяют провести обоснованное назначение норм точности и характеристик состояния поверхностного слоя сопрягаемых деталей, а также определить технологические способы обеспечения этих норм. На основании всего этого появляется возможность провести математическое моделирование с целью обеспечения управления сборочным процессом, за счет:

- создания коротких технологических размерных цепей;

- механизации пригоночных работ;

- метрологического обеспечения сборочных работ.

1.8 Цель и задачи исследований.

На основании обобщения предыдущих выводов можно сформулировать цель работы: снижение трудоемкости сборки узлов запирания стрелкового оружия при гарантированном обеспечении заданного конструктором качества сопряжения деталей в узле и разработка рекомендаций и технологических приемов для повышения точности сборки узлов запирания стрелкового на основе использования геометрических моделей изделия

Для достижения поставленной цели, исходя из анализа работы узлов запирания стрелкового оружия и обзора литературных источников, необходимо решить следующие задачи:

- провести размерный анализ основных размерных цепей узла запирания карабина МЦ-125, с целью выявления возможности обеспечения собираемости при минимальной пригонке или без нее;

- разработать метод оценки собираемости узла запирания изделий типа МЦ-125 и метод оценки параметров выходного звена, то есть возможность обеспечения запирания;

- разработать технологические предложения и приемы для обеспечения качества изделий при одновременном сокращении трудоемкости сборочных работ.

/

2. РАЗМЕРНЫЙ АНАЛИЗ СОБИРАЕМОСТИ УЗЛА ЗАПИРАНИЯ КАРАБИНА МЦ125.

При оценке возможности собираемости изделия необходимо рассмотреть взаимодействие следующих деталей узла: рамы затворной и коробки, затвора и коробки, а также взаимодействие их составляющих частей (вкладыша затвора, бойка, ведущего выступа и т.д.) между собой.

2.1 Размерный анализ собираемости рамы затворной и коробки.

Данные для расчета собираемости рамы затворной и коробки карабина МЦ-125 приведены в таб.2.1.

Схемы для определения зазоров представлены на рис 2.1 и рис.2.2.

Задача расчета - определить зазоры Ъх - возникающие в соединении рама затворная - коробка.

При проведении расчета принято следующее условие - рама затворная поз.2 отжата вниз и вправо в коробке поз.1.

Расчет проведен по методу максимума-минимума и полностью представлен в приложении. Пример расчета некоторых зазоров приведен ниже:

1 . Ъ\ = А]4 - Г20;

V ос с+0,13 оо <-0,065 _ п+0,325

/,,=28,5 -^йР-0,195 ~и+0,65 >

таким образом, Zlmax=: 0,325 Zlmin= 0,065.

2. Ъг, - А0 + А10 ± 9 ± —Ап + А12-Г23 - Г22,

Рис.2.1 Схема для определения зазоров Ъ\ -в соединении рама затворная - коробка.

Рис.2.2 Схема для определения зазоров Ъ9 - Ъ\\ в соединении рама затворная - коробка.

Таблица.2.1

Данные для расчета собираемости рамы затворной и коробки карабина МЦ-125

Обозначение размера Номинал и посадка Предельные отклонения

Коробка

а4 1 h 11 -0,06

А6 1,7Н11 +0,06

а7 3 d 11 -0,02 / -0,08

а8 2,5 d 11 -0,02 / -0,08

а9 22Н11 +0,13

Аю 0 ±0,05

А„ 11Н11 +0,11

А 1 2 14,25Н10 +0,07

Ais 3 1,6hl0 -0,1

Аи 28,5Н11 +0,13

А,5 15,4 +0,1

Ai6 45° -

А 1 7 ЗН11 +0,06

Ais 6Н12 +0,12

Заключение диссертации по теме «Технология машиностроения», Терехин, Сергей Николаевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В работе был рассмотрен узел запирания карабина МЦ-125 выпускаемого на государственном унитарном предприятии КБП филиал ЦКИБ СОО. Проведен размерный анализ собираемости и даны оценки возможности обеспечения заданных конструктором параметров.

Анализ показал недостаточную конструкторско-технологическую проработку данного узла, поэтому было предложено провести моделирование взаимодействия деталей узла между собой с целью выявления параметров влияющих на взаимное положение деталей в узле.

В ходе работы была разработана математическая модель узла запирания, на основе которой проведено графическое моделирование взаимодействия деталей в критических сечениях (сечениях, в которых наиболее вероятно возникновение точек контакта).

Моделирование показало, что нормальное функционирование узла запирания при изготовлении его по конструкторским размерам не возможно без дополнительных доработок в процессе сборки. Таким образом, пришли к выводу о необходимости изменения некоторых конструкторских размеров.

Кроме предложения об изменении размеров были внесены предложения о разработке технологических и метрологических приемом для обеспечения собираемости с минимальными пригоночными работами.

Полученные результаты можно перенести на целый ряд изделий имеющих похожие узлы запирания МЦ -14, МЦ -20-07, МЦ -112, МЦ -126, МЦ -127 и прочего автоматического оружия.

При подведении итога проделанной работе были сделаны следующие общие выводы.

1. Большинство соединений, используемых в узлах запирания стрелкового оружия, несут в себе неопределенность базирования, которая приводит к тому, что точностные характеристики соединения не соответствуют требуемым и не позволяет производить сборки изделий без доработки, так как конструктор не может определить однозначного положения деталей в соединениях.

2. Использование геометрических моделей соединений позволяет учесть взаимодействие параметров деталей между собой в момент окончания сборки, с учетом возможной доработки. Наличие припусков дает дополнительное компенсационное звено, посредством доработки которого достигается обеспечения требуемых выходных характеристик изделия.

3. Предложены технологические приемы, уменьшающие долю пригоночных работ: применение укороченной размерной цепи при подрезке ствола; обоснованная замена резьбового соединения ствола с коробкой на прессовое, позволят значительно снизить время, затрачиваемое на сборку.

4. Использование при проектировании узла приемов моделирования геометрии изделия позволяет учитывать особенности взаимодействия деталей, тем самым определяя вид сборки. Соответственно, можно более точно определить значение выходной характеристики изделия, определить степень воздействия и характер технологических параметров управления, провести сравнительный анализ возможных реализаций технологических процессов сборки и обосновать наиболее оптимальный вариант;

5. Использование алгоритма парного контакта позволяет моделировать технологию узловой сборки в процессе которой возможна реализация различных способов достижения точности замыкающего размера для каждого узла в отдельности.

В заключении хочется выразить благодарность всем кто помогал мне в работе над диссертацией:

- моему научному руководителю - Ямникову Александру Сергеевичу - за планомерное и «мягкое» руководство;

- моему научному консультанту - Илюхину Александру Юрьевичу - за генерацию основной идеи работы, за насыщенные и очень полезные консультации по вопросам возникающим в ходе работы и неоценимую помощь при разработке программ для моделирования;

- всем сотрудникам кафедры за моральную поддержку и ценные советы, которые помогали в моей работе;

- Новикову Александру Ивановичу- за предоставленные про-грамные модули генерации исходных данных по различным законам и статистической обработки полученных результатов;

- моей семье: отцу - Терехину Николаю Афанасьевичу - за оказанную помощь при выборе объекта исследования и проведении размерного анализа, матери - Терехиной Ларисе Васильевне -за критику процесса выполнения работы, и, отдельное спасибо, любимой жене - Терехиной Светлане Ивановне - за моральную поддержку, веру в мои силы и долготерпение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Терехин, Сергей Николаевич, 1998 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алферов В.В. Конструкция и расчет автоматического оружия. -М.: Машиностроение, 1977. -248с.

2.Аникеенко В.Ф. и др. Программирование на микро-ЭВМ: Справ, пособие / В.Ф. Аникеенко, Б.М. Киселев, В.И. Убийконь. -Мн.: Высш. шк., 1987 - 190 с.

3. Беляев В.И., Ковалевский В.Н., Смирнов Г.В., Чекан В.А. Высокоскоростная деформация металлов. -Минск: Наука и техника, 1976. -224с.

4. Берестенев Б.И., Мартынов Е.Д., Родионов К.П. и др. Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях. -М: Наука, 1970. -162с.

5. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. - М.: Машиностроение, 1973. - 256 с.

6. Бонч-Осмоловский М.А. Селективная сборка. М.: Машиностроение, 1974.- 144 е., ил.

7. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - М.: Гостехиздат, 1956.- 608 с.

8. Воскресенский Е.А., Терехова C.B. К решению задачи подбора деталей на сборку // Технология мех. обраб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1994. -С. 136-137

9. Воскресенский Е.А. Об одном способе обеспечения точности соосности сборки двух цилиндрических деталей //Технология мех. обраб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1993. -С. 38-40

10. Гибкие сборочные системы / Под ред. У.Б. Хегинботама, пер. с англ. Д.Ф. Миронова, под ред. A.M. Покровского, - М.: Машиностроение, 1988. - 400 е.: ил.

11. ГОСТ 24643-81 ( СТ СЭВ 636-77 ) Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски формы и расположения поверхностей. Числовые значения.

12. Дальский A.M. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин. - М.: Машиностроение, 1975.223 с.

13. Дальский A.M. Технологическая наследственность в сборочном производстве. - М.: Машиностроение, 1978.- 44 с.

14. Дальский A.M., Кулешова З.Г. Сборка высокоточных соединений. - М.: Машиностроение, 1988.- 304 с.

15. Даревский В.М. Определение перемещений и напряжений в цилиндрической оболочке при локальных нагрузках // Прочность и динамика авиационных двигателей. -М.: Машиностроение, 1964.- Вып. 1. С. 23-84.

16. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. -М.: Наука, 1970 -227с.

17. Демкин Н.Б. Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. -М.: Машиностроение, 1981 -244с

18. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. 4.1 / Под ред. Мягкова В.Д. - 5-е изд., перераб. и доп. - JL: Машиностроение. Ленинград.отд-ние. 1978.- 544 с.

19. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч. 2 / Под. ред. Мягкова В.Д.- 5-е изд., перераб. и доп.- Л.: Машиностроение. Ленинград.отд-ние,1978.- С. 545 -1032.

20. Дрозд М.С., Матлин М.М., Сидякин Ю.И. Инженерные расчеты упругопластнческой контактной деформации. -М: Машиностроение, 1986. -220с.

21. Дунаев П.Ф. Размерные цепи.Изд.2-е дополненное и переработанное. -М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы,1963.

22. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ: Справочник. - М.: Наука. Гл. ред. физ.мат.лит., 1987.- 240 с.

23. Жабин А.И. Пути снижения трудоемкости сборки //машиностроитель. 1975. -№4. С38-40

24. Жабин А.И., Бровман М.Я. Влияние погрешностей сборки на эксплуатационные параметры машин //Сборник научных трудов Краматорского НИИПТмаша. 1981 - с.167-174.

25. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. -М.: Машиностроение, 1975.- 222 с.

26. Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Математическая статистика: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1984. - 248 с.

27. Илюхин А.Ю. Технология автоматизированной сборки резьбовых соединений тонкостенных корпусов спец изделий: Дис. ... канд. техн. наук.- Тула,198.9. - 219 с.

28. Илюхин А.Ю. Этапы моделирования значений выходных параметров сборных изделий с избыточными связями в соедине-ниях//Исслед. в обл. инструм. пр-ва и обраб. металлов резанием Тула ТГТУ, 1993.-С. 73-77

29. Илюхин А.Ю., Минаев B.C., Илюхин С.Ю. Конструктор-ско-технологическое обеспечение эксплуатационного зазора в размерной цепи: втулка - сборный вал // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Конструктивно-

технологические методы повышения надежности и их стандартизация". - Тула,1988.- С. 66.

30. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.1 /А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, H.A. Виткевич и др. - М.: Машиностроение, 1995.256 с.

31. Карлинская Ф.М. Алгоритмы статистической обработки данных наблюдений с помощью ЭВМ. - М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1970, N5.-47 с.

32. Кашмин О.С Технологическая компенсация размеров деталей при сборке узлов запирания стрелкового оружия: Дисс. ...канд. техн. Наук - Тула, 1997. -167с.

33. Коганов И.А., Никифоров А.П. Функционально связанные размерные цепи //Технология мех. обраб. и сборки. Тула, ТГТУ, 1993. -С. 5-17

34. Коганов И.А., Сотова Б.И. Компьютерная организация селективной сборки //Исслед. в обл. инструм. пр-ва и обраб. металлов резанием Тула ТГТУ, 1993. -С. 8-14

35. Кудрявцев Е.М. Исследование операций в задачах, алгоритмах и программах. - М.: Радио и связь,1984.- 184 с.

36. Ляпин В.А., Людмирский И.М. Расчет технологических размеров: Справочник. - 2 -е изд., испр. и доп. - К.: Техника,1984.- 142 с.

37. Макушин В.М. Деформация и напряженное состояние деталей в местах контакта. -М: Машгиз, 1952. -453с.

38. Маталин A.A. Качество поверхности и эксплуатационные свойства деталей машин. -М: Машиностроение, 1966. - 252 с.

39. Механизация и автоматизация сборочных работ. - М.: Машгиз,1959.- 156 с.

40. Мигай А.Ю. Механизация пригоночных работ при сборке автоматических машин): Дисс. ...канд. техн. Наук - Тула, 1984. -262с.

41. Михайлов Г.А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло. - М.: Наука. Гл. ред .физ.- мат. лит.,1987. - 240 с.

42. Научные основы автоматизации сборки машин / Под. ред. д-ра техн. наук проф. М.П. Новикова. - М.: Машиностроение, 1976. - 472 с.

43. Новиков А.И. Проектирование технологии сборки изделий, включающие соединения с избыточными связями: Дисс. ...канд. техн. наук - Тула, 1996. -13 с.

44. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1980. - 592 с.

45. Носач В.В. Решение задач аппроксимации с помощью персональных компьютеров. - М.: МИКАП, 1994. - 382 е.: ил.78.

46. Никифоров А.П. Основы достижения точности при сборке изделий с нормированным контактом сопрягаемых деталей (на примере замкового соединения): Дисс. ...канд. техн. наук - Тула, 1980. -312с.

47. Орленко Л.П. Поведение металлов при интенсивных динамических нагрузках. - М: Машиностроение, 1964. -167с.

48. Основы теории селективной сборки / В.Я. Катковник, А.И. Савченко. - Л.:Политехника,1991.- 303 с. ил.

49. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики/Пер. с англ. B.C. Занадворова. Под ред. и с предисл. Е.М. Четыркина.- М.: Финансы и статистика, 1982,- 344 е., ил.

50. Попова H.H. Выбор и обоснование компенсационных способов достижения точности при сборке автоматических машин: Дисс. ...канд. техн. наук - Тула, 1990. -186с.

51. Размерный анализ технологических процессов /В.В. Матвеев, М.М. Тверской, Ф.И. Бойков и др. - М.: Машиностроение, 1982.- 264 е., ил. - /Б-ка технолога/

52. РТМ 3-1654-84 Методика размерной отработки изделий на взаимозаменяемости и нормальное функционирование с использованием ЭВМ. . - М.: Изд-во стандартов, 1985.- 24 с.

53. РТМ 44-62 Методика статистической обработки эмпирических данных. - М.: Изд-во стандартов, 1963. - 1 12 с.

54. Рыжов Э.В. Контактная жесткость деталей машин. М.: Машиностроение, 1966. -194с.

55.. Рыжов Э.В., Колесников Ю.В., Суслов А.Г. Контактирование твердых тел при статических и динамических нагрузках. -Киев: 1982. -172с.

56. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник в 2-х т./ Ред. совет: B.C. Корсаков (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1983. Т.1. Сборка изделий машиностроения /Под ред. B.C. Корсакова, В.К. Замятина, 1983. - 480 с.

57. Сборка и монтаж изделий машиностроения: Справочник в 2-х т./ Ред. совет: B.C. Корсаков (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1983.Т.2.Монтаж машин и агрегатов / Под ред. B.C. Демина, П.П. Алексеенко, 1983. - 360 с.

58. Семин В.В., Митин В.М., Герлейн О.В. Исследование возможных перекосов и смещений в замковых соединениях с упорной резьбой //Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Прогрессивная технология формообразования и контроля резьб". - Тула,1980. - С. 130-132.

59. Солонин И.С., Солонин С.И. Расчет сборочных и технологических размерных цепей. - М.: Машиностроение, 1980.- 1 10 с.

60. Степанов Г.В. Упругопластическое деформирование материалов под действием импульсных нагрузок. -Киев: Наук, думка, 1979. -268с.

61. Степанов P.A. Теоретические основы обеспечения точности в машиностроении на базе комплексного анализа зависимых и независимых допусков. Издательство Саратовского университета,1985,4.1,108 с.

62. Стрелец A.A., Фирсов В.А. Размерные расчеты в задачах оптимизации конструкторско-технологических решений. М.: Машиностроение, 1988. - 120 е.: ил.

63. Суслов А.Г. Теоретическое определение контактного сближения сопрягаемых поверхностей //Механика и Физика контактного взаимодействия. - Калинин, 1980. -с.18-30.

64. Суслов А.Г. Теоретическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. -М: Машиностроение, 1987. -208с.

65. Терехин H.A. Назначение и обеспечение норм точности выходных параметров автоматических машин с учетом контактной податливости стыковых соединений: Дисс. ...канд. техн. наук

- Тула, 1986. -288с.

66. Федосеев Д.Н. Проектирование технологических процессов сборки проборов. - 2-е изд. - перераб. и доп. - М.- Л.: Маш-гиз,1963.- 288 с.

67. Черницкий В.И. Интерполяционный метод анализа точности систем автоматического регулирования при случайных воздействиях //Автоматика и телемеханика. - 1960. - N 4. - С. 481

- 488.

68. Штаерман И.Я. Контактная задача теории упругости. -М: Гостехиздат, 1949.-785с.

69.-- Явойш Е.И. Определение погрешности формы и положение цилиндрических поверхностей при помощи гармонического анализа.// Прогрессивная технология машиностроения. - М.: Машгиз, 1958.- С. 53-67.

70. Ямников A.C., Никифоров А.П., Семин В.В. Пути повышения точности и качества сборки резьбовых замковых соединений // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Управление качеством в механосборочном производстве". - Пермь,1977. - С. 115 - 116.

71. Ямников A.C., Семин В.В., Митин В.М. Анализ базирующих свойств резьбовых соединений. - М.,1979. - 26 с. - рукопись представлена ТПИ. Деп. в НИИМАШ 26 дек.1979, N134-79.

72. Якушев А.И. и др. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для втузов /А.И. Якушев, JI.H. Воронцов, Н.М. Федотов.-6-е изд. перераб. и дополн.-М.Машиностроение,1987.-352 с.