Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение точности обработки каналовой винтовой поверхности на основе модификации проекционного метода профилирования

Диссертация: Повышение точности обработки каналовой винтовой поверхности на основе модификации проекционного метода профилирования
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В полном объеме диссертация докладывалась на заседаниях кафедр: «Технология производства двигателей» Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» Камского государственного политехнического института (г. Набережные Челны). Третья глава посвящена теоретическим основам компьютерного моделирования процесса… Читать ещё >

Повышение точности обработки каналовой винтовой поверхности на основе модификации проекционного метода профилирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ методов профилирования инструмента для обработки винтовой поверхности детали, цели и задачи работы
    • 1. 1. Детали с винтовыми поверхностями их назначение, области применения, методы формообразования
      • 1. 1. 1. Конструктивные особенности деталей с каналовой винтовой поверхностью
      • 1. 1. 2. Методы формообразования винтовых поверхностей
    • 1. 2. Методы определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности для расчета и проектирования режущего инструмента
      • 1. 2. 1. Метод общих нормалей
      • 1. 2. 2. Метод общих касательных
      • 1. 2. 3. Метод совмещенных сечений
      • 1. 2. 4. Методы определения огибающей семейства кривых
    • 1. 3. Цели и задачи работы
  • Глава 2. Определение образующей профиля исходной инструментальной поверхности для обработки каналовой винтовой поверхности детали
    • 2. 1. Последовательность определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности
      • 2. 1. 1. Математическое описание и расчет номинального профиля каналовой винтовой поверхности
    • 2. 2. Элементы теории каналовых винтовых поверхностей
    • 2. 3. Построение номинальных профилей торцового и осевого сечений винта рулевого управления
    • 2. 4. Решение задачи определения профиля исходной инструментальной поверхности
      • 2. 4. 1. Определение диапазона решения задачи профилирования
      • 2. 4. 2. Определение круговых проекций винтовых линий на осевую плоскость инструмента
      • 2. 4. 3. Определение огибающей семейства кривых 57 2.5Алгоритм расчета геометрических и конструктивных параметров режущего инструмента

В настоящее время усиливается тенденция к использованию изделий, содержащих винтовые поверхности, обработка которых производится на универсальных станках и с числовым программным управлением фрезами (дисковыми, концевыми, червячными и т. д.). К изделиям с винтовой поверхностью относятся режущий инструмент с винтовой стружечной канавкой, шариковинтовые пары качения используемые в различных машинах. Формообразование винтовой поверхности этих деталей может производится различными способами. Наибольшее распространенно в производстве формообразование методом огибания, когда обработка винтовой поверхности детали осуществляется фрезерованием, шлифованием фасонными фрезами или кругами. В этом случае профиль инструментальной поверхности и винтовой поверхности детали различны, что требует использования методики профилирования для его расчета. Существующие методики профилирования исходной инструментальной поверхности разработаны неполностью для случая винтовой поверхности образующую которой, невозможно описать одним аналитическим выражением. В результате применяющийся на производстве инструмент, не позволяет получить заданные геометрические формы винтовой поверхности.

Решение задачи профилирования с использованием моделирования процесса, позволяет найти необходимый вариант исходной инструментальной поверхности для обработки составной каналовой поверхности, повысить точность и эффективность процесса обработки винтовой поверхности детали и является одной из актуальных.

Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и приложений.

В первой главе выполнен обзор научно-технической литературы и патентов, их анализ, исходя из которого поставлена цель выполненной работы, задачи для ее реализации и научная новизна.

Во второй главе получена математическая модель каналовой винтовой поверхности, имеющая составную образующую, являющаяся основой при определении теоретического профиля исходной инструментальной поверхности. Разработана методика определения профиля исходной инструментальной поверхности.

Третья глава посвящена теоретическим основам компьютерного моделирования процесса обработки винтовой поверхности детали дисковой фрезой. Рассматривается логическая модель структуры и содержания технологической операции, систематизированы признаки способа формообразования винтовой поверхности фрезерованием.

В четвертой главе представлены материалы по реализации теоретических и экспериментальных исследований.

Научную новизну автор видит в:

1. Математической модели формообразования сложной винтовой поверхности, образующую которой невозможно выразить одним аналитическим выражением, получить круговые или винтовые проекции в аналитическом виде с устранением снижения точности расчета от дискретности вводимых сечений.

2. Определении огибающей семейства кривых с заданной точностью, заключающаяся в построении дуг окружностей к круговым или винтовым проекциям.

3. Систематизации признаков способа формообразования, позволяющей учесть аттестационные погрешности компонентов технологической системы при выполнении формообразующей операции.

Практическую значимость диссертационной работы представляют разработанные, экспериментально проверенные и внедренные алгоритмы, а также программы расчета профиля образующей исходной инструментальной поверхности вращения при обработке каналовой винтовой поверхности с составной образующейметодика математического моделирования процесса обработки каналовой винтовой поверхности с учетом погрешностей вносимых компонентами технологической системыметодика определения огибающей семейства кривых путем аппроксимации семейства дугами окружности.

Основные положения диссертации были апробированы и доложены на различных международных, всероссийских и межвузовских научно-технических и научно-практических конференциях: МНТК «Механика машиностроения» (г. Набережные челны 1997) — пятая МНТК «Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века» (г. Донецк 1998) — на XVIII Российской школы по проблемам проектирования неоднородных конструкций (г. Миасс 1999) — Юбилейная НТК «Перспективы развития автомобилей и двигателей в Республике Татарстан» (Набережные Челны 1999) — ВНТК «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы» (Альметьевск 2001) — на МНПК «Автоматизация и информационные технологии» (г. Набережные Челны 2002) — на XXII Российской школы по проблемам проектирования неоднородных конструкций (г. Миасс 2002).

В полном объеме диссертация докладывалась на заседаниях кафедр: «Технология производства двигателей» Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» Камского государственного политехнического института (г. Набережные Челны).

Работа выполнялась с 1997 по 2003 гг. под руководством доктора технических наук, профессора Юнусова Файзрахмана Салаховича и кандидата технических наук, доцента кафедры «ТМ, МС и И» КамПИ Абызова Анатолия Петровича на кафедре «Технология производства двигателей» Казанского государственного технического университета имени А. Н. Туполева и на кафедре «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты» Камского государственного политехнического института.

Неоценимую помощь при выполнении работы оказал доцент кафедры «ТМ, МС и И» КамПИ, кандидат технических наук Чемборисов Наиль Анваро-вич. Автор приносит ему свою глубокую благодарность.

Основные выводы.

1. Математический аппарат, построенный на основе теории винтовых поверхностей позволяет описать модель каналовой винтовой поверхности с составной образующей и сформировать исходные данные для профилирования исходной инструментальной поверхности.

2. Решение задачи определения профиля образующей исходной инструментальной поверхности возможно на основе полученной аналитической зависимости, описывающей круговое проецирование винтовых линий, на осевую плоскость режущего инструмента.

3. Разработанная схема винтового проецирования, позволяет получить аналитические выражения винтовой проекций дуги окружности исходной инструментальной поверхности на осевую плоскость детали.

4. Совокупность логической схемы возникновения погрешностей на этапе выполнения операции и полученного графа вариантов сочетания их предельных значений дает возможность проведения компьютерного моделирования формообразующей операции.

5. Разработанный алгоритм поиска точек огибающей к семейству круговых или винтовых проекций, позволяет определить их с заданной точностью.

6. Компьютерное моделирование механического процесса формообразования винтовой поверхности дорожки качения винта рулевого управления, выполненное с учетом аттестационных погрешностей, вносимых технологической системой, позволило установить, что точность обработки дорожки качения винта рассчитанным теоретическим профилем на фрезерном станке НескеП соответствует допуску на операцию фрезерования, что подтверждено результатами эксперимента.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.П., Чемборисов H.A., Юнусов Ф. С., Ступко В. Б. Выбор режущего инструмента при технологическом проектировании. //XXII Российская школа по проблемам науки и технологий. Тезисы докладов. Миасс: МНУЦ, 2002, с. 75.
  2. В.Г. Основы теории, расчет и исследование винтовых механизмов качения металлорежущих станков. Авторферат дис. докт. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1979. 40 с.
  3. А.Н. Автоматизация решения вопросов формообразования винтовых поверхностей дисковыми инструментами. Автореферат дис. канд. техн. наук, Тула: ТПИ, 1982. 18 с.
  4. А.Н. Геометрическая теория автоматизированного проектирования металлорежущих инструментов: Автореферат дис. докт. техн. наук, Тула, 1993. 39 с.
  5. В.И. Справочник конструктора-инструментальщика. -М.: Машиностроение, 1994. 560 с.
  6. А.Э. Компьютерное моделирование процессов формообразования поверхностей резанием//Конструкторско-технологическая информатика -2000: Труды конгресса. В 2-х т.т./IV Международный конгресс. М.: Изд-во «Станкин», 2000
  7. В.М. Профилирование фрез для изделий с винтовыми канавками. Автореферат дис. канд. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1950. 17 с.
  8. Ю.В. Аналитическое исследование формообразования винтовых канавок дисковыми инструментами. Автореферат дис. канд. техн. наук, Челябинск: ЧПИ, 1975. 20 с.
  9. В.А. Автоматизированное проектирование режущего инструмента как средство сокращенного его расхода. //"Станки и инструменты" № 2, 1988
  10. В.А. Профилирование инструмента для обработки винтовых поверхностей деталей по методу совмещенных сечений. М.: Мос-станкин, 1979. 27 с.
  11. В.А., Кирсанов Г. Н. Проектирование дискового инструмента для обработки винтовых поверхностей. //"Машиностроитель", 1978, № 10.
  12. В.А., Кирсанов Г. Н., Катаев A.B. и др. Автоматизированное проектирование металлорежущего инструмента, М.: Мосстанкин, 1984
  13. В.А. Повышение эффективности проектирования и эксплуатации инструмента для механообработки на основе системного моделирования. Автореферат дис. докт. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1989. 40 с.
  14. В.А., Юнусов Ф. С., Чемборисов H.A. Формирование информационно-поисковой системы инструментального обеспечения автоматизированного производства и проектирование САПР РИ. М.: Машиностроение, 2000, 223 с.
  15. C.B. Формообразование винтовых зубьев на коническом инструменте. Автореферат дис. канд. техн. наук, М.: МГТУ «Станкин», 1998. 20 с.
  16. Ф.С. Профилирование металлорежущих инструментов (фрез, шеверов, шлифовальных кругов, зуборезных гребенок, долбяков, резцов и летучек). М.: Машиностроение, 1965.
  17. И.А. Методы обработки сложных поверхностей на металлорежущих станках. M.-JL: Машиностроение, 1965
  18. С.Ю. Каркасно-кинематический метод моделирования формообразования поверхностей деталей машин дисковым инструментом. Автореферат дис. докт. техн. наук, Тула, 2002. 41 с.
  19. Г. Г. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машиностроение, 1984. 272 с.
  20. C.B., Чемборисов H.A. Формализация признаков способа формообразования поверхностей деталей при обработке резанием. //"Автоматизация технологических и производственных процессов": Сборник научных трудов Н. Челны: КамПИ, 1993. с. 39 — 43
  21. A.B. Автоматизация конструирования сложных инструментальных поверхностей. //"Станки и инструменты", № 7, 1989
  22. М.Г. Моделирование точности технологического оборудования на основе имитационной контактной задачи. //Конструкторско-технологическая информатика 2000: Труды конгресса. В 2-х т.т./IV Международный конгресс. — М.: Изд-во «Станкин», 2000
  23. Т.Н. Проектирование инструментов. Кинематические методы. М.: Мосстанкин, 1978, 69 с.
  24. Т.Н. и др. Руководство по курсовому проектированию металлорежущего инструмента, М.: Машиностроение, 1986
  25. Г. Н. Математическое моделирование материалообрабаты-вающих инструментов как основа их систематики и САПР. //"Конструкторско-технологическая информатика КТИ-96″.: Труды 3-го Международного конгресса. — М. МГТУ «Станкин», 1996 — 71 с.
  26. Г. Н. Проектирование методом винтов сложных инструментов для механообработки. Дис. докт. техн. наук. М.: Мосстанкин, 1985
  27. Д.Н., Овумян Г. Г., Монин В. А. Способ обработки винтовой поверхности. Патент СССР № 1 703 293. Официальный бюллетень комитета РФ по патентам и товарным знакам № 1 от 07.01.92
  28. Н.В., Шнейдер С. А. Способ фрезерования спиральных зубьев конусных инструментов. A.c. СССР № 742 049
  29. Н.В., Андреевский Д. В., Григорьев C.B. Графоаналитическая модель сложных винтовых поверхностей. СТИН № 6, 1997
  30. Н.И. Аналитический расчет плоских и пространственных зацеплений, М.: Машгиз, 1949
  31. С.Б. Технология изготовления винтовых пар качения. М., Машиностроение, 1972. 32 с.
  32. И.А. Способ обработки винтовой поверхности. A.c. СССР № 707 702.
  33. А.П. Теория винтов и комплексные числа.// Некоторые приложения идей Лобачевского в механике и физике. Сборник трудов М.: Гостехиздат, 1950. 47 с.
  34. Я.В. Фасонные фрезы. Д.: Машиностроение, 1978. 176 с.
  35. Н.В. Кинематика формообразования криволинейных поверхностей методом сопряженно-профильной обкатки. //"Механика машино-строения-95″: Тезисы докладов МНТК Н. Челны: КамПИ, 1995
  36. С.И. Расчет параметров настройки станка при фрезеровании стружечных канавок. //"Станки и инструмент", № 6, 1988
  37. Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: «Мир», 1981
  38. И.С. Метод исследования зацеплений и формообразования поверхностей. //"Станки и инструменты", № 10, 1987
  39. С.С. Проектирование дискового инструмента для винтовых поверхностей деталей в автоматизированном поисковом режиме. Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: Мосстанкин, 1984. 20 с.
  40. С.И., Юликов М. И. Проектирование режущей части инструмента с применением ЭВМ, М.: Машиностроение, 1980. 208 с.
  41. С.И., Борисов А. Н. Геометрическая модель формирования поверхностей режущими инструментами. //"СТИН", № 4, 1995.
  42. С.И., Климаков С. И., Веденеев Г. А., Заболотский В. Н., Юликов В. М. Способ обработки винтовых поверхностей постоянного шага на изделиях с нецилиндрической сердцевиной. A.c. СССР № 1 261 752
  43. Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М.: «Наука»., 1968.
  44. B.C. Теория огибающей семейства поверхностей, М, 1963.
  45. B.C. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1968. 168 с.
  46. Д.К., Штраус В. А., Гаврилов Ю. В. Расчет профиля дискового инструмента для обработки винтовых поверхностей. //"Станки и инструменты", № 1, 1976
  47. A.A. Технология механической обработки. Л.: Машиностроение, 1985. 496 с.
  48. Г. И. Способ нарезания спиральных канавок. А. с СССР № 1 741 981, ИСМ, № 19, 1992
  49. А.Н. Технологические проблемы обеспечения качества изделий машиностроения. //"Конструкторско-технологическая информатика
  50. КТИ-2000″.: Труды 4-го Международного конгресса. М. МГТУ «Стан-"Станкин», 2000.
  51. Овум5гн Г. Г., Моннн В. А. Способ обработки винтовых поверхностей общего вида. A.c. СССР № 1 703 293, ИСМ № 7з 1992
  52. М.М. Технология и автоматизация инструментального производства: Учебник для втузов. Волгоград: Машиностроение, 1995
  53. С.М. Формирование конических винтовых поверхностей деталей дисковым инструментом с использованием математического моделирования. Дисс. канд. техн. наук, Казань, КГТУ им. Туполева А. Н., 2001, 121 с.
  54. Ю.Е. Проектирование производящей инструментальной и исходной поверхности на основе методов машинного моделирования. Автореферат дис. канд. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1985. 18 с.
  55. .А. Отображения аффинного пространства в теории формообразования поверхностей резанием. Харьков: «Вища школа», 1981
  56. С.П. Формообразование сложных поверхностей на станках с ЧПУ. Киев: «Вища школа», 1991
  57. Д.Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков М.: Машиностроение, 1986. -336 с.
  58. П.Р. Основы проектирования режущих инструментов. Киев: «Вища школа», 1990
  59. В.Ф. Расчет пальцевых и дисковых фрез для обработки винтовых поверхностей. //"Станки и инструменты", № 5, 1988
  60. Г. Н. и др., Металлорежущие инструменты, М.: Машиностроение, 1989
  61. В.И. Курс высшей математики. Т. 3, ч. 1, М.: ГИТТЛ, 1949
  62. H.B. Исследование процесса зубошлифования долбяков червячными кругами. Дис. канд. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1980. 125 с.
  63. С.И. Назначение полей допусков на расчетные параметры сложного режущего инструмента. //Конструкторско-технологическая информатика 2000: Труды конгресса. В 2-х т.т./IV Международный конгресс. — М.: Изд-во «Станкин», 2000
  64. А.П. Фасонные фрезы с оптимальными параметрами режущей части. Дис. канд. техн. наук, М.: Мосстанкин, 1988, 265 с.
  65. В.Г. Дискретная математика в мире станков и деталей. М.: «Наука», 1992
  66. Цепков А. В, Перевозников В. И., Николаев В. Ю. Оптимизация параметров установки инструментов обрабатывающих винтовые стружечные канавки. //"Станки и инструменты" № 6, 1990.
  67. A.B. Профилирование затылованных инструментов, М.: Машиностроение, 1979. 150 с.
  68. Ю.В. Профилирование режущего обкатного инструмента., М.: Машгиз, 1961.
  69. В.Д. Теория и методы автоматизированного проектирования технологических процессов. //"Совершенствование процессов финишной обработки в машино- и приборостроении, экология и защита окружающей среды": Тезисы докладов МНТК Минск: Кибер, 1995
  70. Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки, М.: Машгиз, 1963, 316 с.
  71. H.A. Компьютерное моделирование винтовых поверхностей общего вида. //"Научный потенциал Вузов программе «Конверсия»":
  72. Тезисы докладов Всероссийской НТК Казань: КГТУ им А. Н. Туполева, 1993, с. 84.
  73. H.A. Повышение эффективности обработки деталей с винтовой поверхностью за счет комплексного моделирования инструмента и технологической операции. Дис. канд. техн. наук. М.: МГТУ «СТАН-КИН», 1994,330 с.
  74. H.A. Компьютерное моделирование винтовых поверхностей. //"Совершенствование процессов финишной обработки в машино- и приборостроении, экология и защита окружающей среды": Тезисы докладов МНТК Минск: Кибер, 1995. С. 155
  75. H.A., Ступко В. Б. Автоматизированная система выбора дискового режущего инструмента для обработки сложных поверхностей. //Механика машиностроения: Тезисы докладов МНТК Н. Челны: Кам-ПИ, 1997. С. 104
  76. H.A., Юнусов Ф. С. Повышение эффективности инструмента для обработки сложных поверхностей на базе математического моделирования. //Монография. Казань — Н. Челны: Издательство КГТУ им. Туполева А. Н. — КамПИ, 1998. 179 с.
  77. H.A. Применение средств компьютерного моделирования в прогнозировании микрогеометрии обработанной поверхности. //Информационные технологии в инновационных проектах. Труды МНТК. Ижевск: Изд-во Механического завода, 2000. С.96−98
  78. Чемборисов Н. А, Савин И. А. Перспективы развития обработки резанием на основе моделирования процессов формообразования. //Технический ВУЗ наука, образование и производство в регионе. Материалы ВНТК -Тольятти: ТГУ, 2001. С. 58−60
  79. H.A. Модуль имитации обработки сложной поверхности детали режущим инструментом как часть системы поискового проектиро-вания.//ИТО № 6, 2002. С. 17
  80. H.A. Систематизация признаков способа формообразования. //СТИН № 8, 2002. С. 32−35
  81. Г. И. Алгоритм численного расчета обрабатываемой поверхности //Станки и инструменты. -М.: 1969 № 8.
  82. Г. И. Теория формообразования и контакта движущихся тел. -М.: Изд-во «Станкин», 1999. 494 с.
  83. .Г., Бобков М. Н., Лахов A.C. Способ обработки винтовых канавой переменного шаг и сечения на телах вращения. A.c. № 1 745 435 СССР, ИСМ № 19, 1992
  84. H.H. Итерационное профилирование дискового инструмента для обработки винтовых поверхностей с использованием метода общих нормалей. //"Станки и инструменты", № 6, 1991
  85. H.H. Автоматизированный расчет параметров установки дисковой канавочной фрезы с заданной точностью. //"СТИН", № 4, 1993
  86. H.H. Компьютерный расчет нормального профиля винтовых стружечных канавок концевых фрез. //"СТИН", № 2, 1995
  87. H.H. Разработка методов компьютерного профилирования фасонных режущих инструментов на основе принципа итераций. Автореферат дис. докт. техн. наук, М.: МГТУ «Станкин», 1997. 39 с.
  88. H.H. Технологическая модификация профиля стружечных канавок спиральных сверл. //"СТИН" № 12, 2000.
  89. И.А. Расчет профиля дискового инструмента для обработки винтовой поверхности. //"СТИН" № 1, 1996
  90. Ф.С. Формообразование сложнопрофильных поверхностей шлифованием. М.: Машиностроение, 1987
  91. Ф.С., Чемборисов H.A., Ступко В. Б. Решение задачи формообразования сложных поверхностей изделия инструментом дискового типа. //"Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века": Материалы V МНТК Донецк: ДонГТУ, 1998. С. 297−300.
  92. Ф.С., Вахитов У. С. К вопросу математического моделирования процессов формообразования сложных поверхностей, обрабатываемых на станках с программным управлением. Казань, Труды КАИ, 1972, вып. 141
  93. М.И., Горбунов Б. И., Колесов Н. В. Проектирование и производство режущего инструмента, М.: Машиностроение, 1987
  94. М.И. Система проектирования режущего инструмента М.: Издательство ВЗМИ, 1989. 77 с.
  95. М.И., Колесов H.B. Расчет на ЭВМ установочных параметров абразивного круга при шлифовании червячных фрез. //"Обработка материалов резанием". Межвузовский сборник научных трудов, М., 1976
  96. Ящерицын П. И, Еременко M. JI, Жигалко Н. И. Основы резания материалов и режущий инструмент. «Вышэйшая школа», Минск, 1981. 560 с.
  97. Распечатка расчета точек исходного нормального сечения
  98. Распечатка расчета точек торцового сечения дорожки качения винта
  99. Распечатка расчета точек осевого сечения дорожки качения винта
  100. Рапечатка результатов моделирования
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!