Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Технологическое обеспечение качества трехгранного профиля бесшпоночных соединений в условиях серийного производства

Диссертация: Технологическое обеспечение качества трехгранного профиля бесшпоночных соединений в условиях серийного производства
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Наибольшее распространение ПБС получили за рубежом, где они используются в режущих инструментах и гибких модульных инструментальных системах фирм Sandvik-Coromant (Швеция), прецизионных зажимных приспособлениях фирмы Schunk (Германия), в необслуживаемых приводах фирмы Lenze (Германия), передачах, промышленных шуруповертах фирмы Boellhoff (Германия), в коленчатых валах судовых двигателей Scania… Читать ещё >

Технологическое обеспечение качества трехгранного профиля бесшпоночных соединений в условиях серийного производства (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Анализ состояния технологического обеспечения профильных бесшпоночных соединений в машиностроении
    • 1. 1. Современное состояние технологического обеспечения профильных бесшпоночных соединений в машиностроении
    • 1. 2. Выводы по главе 1
    • 1. 3. Предметная область и основные задачи исследования
  • Глава 2. Определение параметров процесса высокоскоростного фрезерования поверхностей трехгранного профиля бесшпоночных соединений
    • 2. 1. Технологическое оснащение и условия высокоскоростного фрезерования профилей деталей ПБС РК
    • 2. 2. Анализ результатов высокоскоростного фрезерования трехгранных профилей ПБС
    • 2. 3. Выводы по главе 2
  • Глава 3. Оценка точности трехгранного профиля бесшпоночных соединений
    • 3. 1. Математическое описание и моделирование профильных поверхностей деталей
    • 3. 2. Методика оценки точности трехгранного профиля бесшпоночных соединений
    • 3. 3. Выводы по главе 3
  • Глава 4. Исследование процесса фрезерования профильных поверхностей в условиях серийного производства сопряжений с заданными параметрами соединения
    • 4. 1. Обеспечение качества при фрезеровании трехгранных поверхностей ПБС
    • 4. 2. Влияние размерного износа инструмента на точность фрезерования трехгранных профилей
    • 4. 3. Выводы по главе 4

В узлах машин одними из наиболее ответственных соединений являются разъемные соединения для передачи крутящего момента. К ним предъявляются высокие требования по усталостной прочности, долговечности и др. В настоящее время в машинах разного функционального назначения для передачи крутящего момента наибольшее применение находят шлицевые и шпоночные соединения. Профильные бесшпоночные соединения (ПБС), известные уже давно, находят ограниченное применение в отечественном машиностроении вследствие недостаточной технологичности и слабой разработанности необходимого для их производства технологического обеспечения.

В ПБС передача крутящего момента производится без промежуточных элементов, что обеспечивает множество технологических и эксплуатационных преимуществ, в сравнении со шлицами и шпонками. Чем жестче требования к соединению, тем более они эффективны, особенно в случае передачи большой нагрузки и жестких требований к радиальному биению или высоким частотам вращения.

Наибольшее распространение ПБС получили за рубежом, где они используются в режущих инструментах и гибких модульных инструментальных системах фирм Sandvik-Coromant (Швеция), прецизионных зажимных приспособлениях фирмы Schunk (Германия), в необслуживаемых приводах фирмы Lenze (Германия), передачах, промышленных шуруповертах фирмы Boellhoff (Германия), в коленчатых валах судовых двигателей Scania (Швеция), в устройствах отбора мощности коробок передач ZF (Германия) и др. Расширение использования ПБС в машинах, является одной из тенденций современного машиностроения, способствует повышению конкурентоспособности его продукции.

Это делает исследования, направленные на разработку технологического обеспечения качества деталей ПБС в условиях серийного производства весьма актуальными.

Благодаря развитию технологии машиностроения, созданию новых высокопроизводительных и высокоточных методов изготовления, появлению новых типов металлорежущего оборудования, в том числе станков с ЧПУ, а также новых инструментальных материалов, открылись перспективы для решения задач изготовления, измерения и внедрения ПБС в отечественную промышленность.

Наиболее перспективным современным технологическим методом, позволяющим в условиях серийного производства гарантированно обеспечивать заданное качество и производительность изготовления профильных поверхностей деталей ПБС, является высокоскоростное фрезерование пальцевой фрезой на станках с ЧПУ.

Научно-обоснованные данные о параметрах, условиях и результатах реализации операций экономического изготовления профильных поверхностей деталей ПБС как цилиндрического, так и конусообразного исполнений, высокоскоростным фрезерованием на станках с ЧПУ отсутствуют. Кроме того необходима разработка инженерной методики оценки точности профильных поверхностей деталей ПБС, ориентированной на применение с автоматизированными средствами контроля, в частности — координатно-измерительными машинами.

В связи с этим целью работы является обеспечение качества профильных бесшпоночных соединений машин.

Объект исследования: процессы изготовления бесшпоночных соединений.

Предмет производства: детали (валы, ступицы) ПБС с трехгранным профилем РК-3.

Предметная область исследования: технологическая подготовка производства и собственно производство деталей ПБС равноосного контура (РК) с использованием как основного технологического метода торцевого высокоскоростного фрезерования пальцевой фрезой на станках с ЧПУ.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих основных задач исследования:

1. Определение параметров процесса фрезерования внутренних и наружных поверхностей трехгранного профиля бесшпоночных соединений с целью обеспечения наибольшей точности формы.

2. Разработка методики оценки точности трехгранного профиля бесшпоночных соединений для управления технологическим процессом.

3. Исследование технологического процесса фрезерования в условиях серийного производства сопряжений с заданными параметрами соединения.

При выполнении первой задачи исследования исследован процесс высокоскоростного фрезерования профильных поверхностей деталей ПБС на вертикально-фрезерных станках с ЧПУ. Определены технологические возможности оборудования с ЧПУ при обработке сложнопрофильных деталей, структуры операций и экономические режимы обработки, обеспечивающие ее наибольшую точность.

Вторая задача исследования связана с разработкой инженерной методики оценки точности профильных поверхностей деталей ПБС, а также ее алгоритмической и программной реализации.

Третья задача выполнена в форме экспериментального исследования процессов изготовления деталей ПБС в цилиндрическом и конусообразном исполнениях с целью определения наиболее эффективных структурно-параметрических характеристик. Оценивалось влияние факторов, дестабилизирующих процесс обработки (в частности — износа фрез) на качество обработанных поверхностей.

Работа состоит из 4-х глав и структурно построена так, что результатам выполнения каждой задачи исследования посвящена отдельная глава.

Автор защищает:

1. Результаты экспериментальных исследований процессов высокоскоростного фрезерования профильных поверхностей деталей бесшпоночных соединений, условия и режимы обработки, ориентированные на серийное производство.

2. Программно реализованную методику оценки точности трехгранного профиля бесшпоночных соединений.

Результаты выполненных исследований представлены в форме практических (инновационных) рекомендаций, способствующих эффективному применению ПБС в отечественном машиностроении.

Научная новизна работы состоит в исследовании основных закономерностей технологического обеспечения качества ПБС.

Практическая ценность работы заключается в возможности гарантированного обеспечивать качество профильных поверхностей в операциях высокоскоростного фрезерования в условиях серийного производства.

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения» МГТУ им. Н. Э. Баумана. Отдельные эксперименты проведены в лабораториях Магдебург-ского университета (Германия) в кооперации с Берлинским техническим университетом (Германия) и Грацским техническим университетом (Австрия) в 2000;2006 гг.

Общие выводы.

1. Найдено новое решение актуальной научно-технической задачи технологического обеспечения качества деталей профильных бесшпоночных соединений в серийном производстве, имеющей важное значение для машиностроения Российской Федерации. Впервые доказана возможность эффективной обработки профильных поверхностей деталей бесшпоночных соединений высокоскоростным фрезерованием на станках с ЧПУ пальцевыми фрезами с износостойким покрытием интерметаллидом титан-алюминий-нитридом.

2. Доказано, что трехгранный профиль можно изготавливать фрезерованием на экономических режимах с отклонением формы ± 4 мкм: валы 1Т6(^0'013) — ступицы 1Т7(о°'021) и параметром шероховатости Яа 0,2.0,4 мкм. Детали бесшпоночных соединений РК-3 конусообразного исполнения изготовлены впервые.

3. При увеличении скорости резания с 250 м/мин до 350 м/мин отклонения формы обработанной фрезерованием профильной поверхности возрастают незначительно при повышении технологической производительности не менее чем на 30%. Принципиально возможно повышение скорости резания до 570 м/мин.

4. Увеличение подачи на зуб фрезы с 0,038 мм/зуб до 0,10 мм/зуб увеличивает отклонения формы профиля цилиндрического исполнения не более чем на 8. 10%. Подача несущественно влияет на изменение формы по высоте профиля.

5. Обеспечению качества изготовления профильных поверхностей способствует не имеющая аналогов, программно реализованная методика оценка точности профиля, использующая первичную информацию о фактических размерах профиля, получаемую от координатно-измерительной машины, и ориентированной на применение в автоматизированных системах поддержки жизненного цикла изделия.

6. Неоправданное увеличение точности САБ/САМ-модели детали соединения, используемой при подготовке управляющих программы ЧПУ, не ведет к увеличению точности обработанной профильной поверхности. Изготовление профильной поверхности с точностью размеров профиля 6−7 квалитетов может быть обеспечено при использовании САБ/САМ-моделей с отклонением (допуском) 0,01 мм.

7. За период стойкости фрез диаметрами 8. 10 мм, используемых при фрезеровании профильных поверхностей на выбранных режимах резания, отклонения формы профиля увеличиваются не более нем на 30%.

8. Качество изготовления высокоскоростным фрезерованием деталей бесшпоночных соединений РК-3 конусообразного исполнения в целом соответствует, при близких режимах резания, качеству изготовления деталей цилиндрического исполнения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Борович J1.C. Бесшпоночные соединения деталей машин. М.: Машгиз, 1951.- 132 с.
  2. А.И. Исследование процесса формообразования профильных валов с равноосным контуром: Автореф. дис.. канд. техн. наук. М., 1979. -21 с.
  3. JI. Аналитическое описание полигонных поверхностей// Резание и инструмент. 1982. — № 27. — С. 25−29.
  4. С.П. Повышение эффективности формообразования профильных соединений на базе «треугольника Рело»: Автореф. дис.. канд. техн. наук. -Челябинск, 2005.-21 с.
  5. А.И. Профильные бесшпоночные соединения с равноосным контуром, их достоинства, недостатки, области применения и этапы внедре-ния//Вестник машиностроения. 1990. — № 11. — С. 43−50.
  6. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения/А.И. Якушев, JI.H. Воронцов, Н. М. Федотов. М.: Машиностроение, 1986. — 352 с.
  7. Н.П., Дмитриев Н. И. Повышение кинематической точности зубчатых передач при применении профильного соединения зубчатого колеса с валом// Вестник машиностроения. 1990. — № 11. — С. 54−55.
  8. Д.Е., Урин A.M., Луидор И. И. Применение РК-профильных соединений в сельскохозяйственном машиностроении//Вестник машиностроения. 1990.-№ 11.-С. 56−60.
  9. A.c. 3.909.785 (Швеция). Шлифование конусообразных РК-З-профильных поверхностей.
  10. А.И. Процессы формообразования профильных поверхностейизделий с равноосным контуром: Автореф. дис. д-ра техн. наук М., 1993. 21 с.
  11. JI. Метод и станки для обработки моментопередающих поверхностей деталей машин// Резание и инструмент. 1981. — № 26. — С. 126−129.
  12. Н.С. Технологическое управление эксплуатационными свойствами «РК"-профильных соединений: Автореф. дис.. канд. техн. наук -Брянск, 1979.-21 с.
  13. В.А., Бажин М. В. Анализ способов обработки некруглых валов на универсальных металлорежущих станках// Машиностроение. 1981. — № 7. -С. 120−125.
  14. В.А. Анализ и пути интенсификации способов обработки некруглых поверхностей профильных соединений// Вестник машиностроения. 1991. -№ 1.-С. 50−54.
  15. А.И., Схиртладзе А. Г. Станочный агрегат для фрезерования РК-профильных валов при их поступательном прямолинейном гармоническом движении// Вестник машиностроения. 1991. — № 1. — С. 54−56.
  16. А.И., Лапин С. Н., Трубников С. Н. Станочный агрегат для фрезерования РК-профильных отверстий// Вестник машиностроения. 1991. — № 1. -С. 57−60.
  17. А.И., Лапин С. Н., Шухарев Е. А. Фрезерование РК-профильных отверстий на станках с числовым и программным управлением// Вестник машиностроения. 1990. — № 6. — С. 37−40.
  18. Д.В., Тимченко А. И. Профильные соединения валов и втулок в машиностроении// Вестник машиностроения. 1981. — № 1. — С.33−37.
  19. Р.Г. Шлифование внутренних РК-профильных поверхностей в закаленных ступицах// Вестник машиностроения. 1991. — № 1. — С. 4850.
  20. А.И., Лапин С. Н., Боголюбов A.B. Формообразование некруглых отверстий профильными долбяками// Станки и инструмент. 1991. -№ 5. — С. 26−29.
  21. А.И., Шахарев Е. А. Особенности управления некоторыми показателями качества протяжек для обработки РК-профильных отверстий// Вестник машиностроения. 1991. — № 1. — С. 62−64.
  22. А.И., Схиртладзе А. Г., Мосягин H.A. Станочный агрегат для протягивания РК-профильных валов// Станки и инструмент. 1993. — № 5. — С. 19−22.
  23. В.В., Фотеев Н. К. Использование электроэрозионной обработки при изготовлении протяжек и шеверов// Станки и инструмент. 1998. — № 6. -С. 27−30.
  24. Технология машиностроения. Совершенствование методов обработки: учеб. пособие / В. В. Клепиков, А. Н. Бодров, Ю. И. Семичастнов, Н. К. Фотеев -М.: Центр «Школьная книга», 2001. 318 с.
  25. В.А. Анализ и пути интенсификации способов обработки некруглых поверхностей профильных соединений// Вестник машиностроения. 1991. -№ 1. — С. 50−54.
  26. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. / Под ред. A.M. Дальско-го, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова и др. 5-е изд., исправл. — М.: Машиностроение, 2003. — Т. 1.-912 с.
  27. Справочник технолога-машиностроителя: В 2 т. / Под ред. A.M. Дальско-го, А. Г. Суслова, А. Г. Косиловой и др. 5-е изд., исправл. — М.: Машиностроение, 2003.-Т. 2.-944 с.
  28. Направленное формирование свойств изделий машиностроения/ A.C. Васильев, A.M. Дальский, Ю. М. Золотаревский и др.- Под ред. А. И. Кондакова. -М.: Машиностроение, 2005. 352 с.
  29. А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. — 684 с.
  30. А. И. Технология изготовления деталей профильных бесшпоночных соединений: Обзор. М.: ВНИИТЭМР, 1988. — 160 с.
  31. М.С. Оценка точности обработки сложноконтурных деталей// Известия вузов. Машиностроение. 1977. — № 11. — С. 171−175.
  32. М.С. Оценка точности обработки сложноконтурных деталей на станках с ЧПУ, оснащенных поворотным столом// Точность и производительность обработки на станках с ЧПУ. М.: МВТУ, 1982. — С. 59−74, (Труды МВТУ- № 346).
  33. A.C. № 2 005 610 868. Программа оценки точности сложноконтурных поверхностей деталей «Контур» / Н. В. Зенин, М. С. Камсюк (РФ). // Б.И. 2005. -№ 3.
  34. A.c. № 2 004 610 871. Программа оценки точности РК-профиля «Best Fit"/ H.B. Зенин (РФ)// Б.И. 2004. — № 3.
  35. Frank А., Pflanzl М. Die Norm Polygonverbindungen P3G und P4C — Geometrische Grundlagen, Funktionsverhalten und Fertigung// Welle-Nabe-Verbindungen: Systemkomponenten im Wandel. — Dusseldorf: VDI-Verlag, 1998, — S. 105−120, (VDI-Berichte 1384).
  36. Frank A., Mayr R. Unrundschleifen Bilanz einer erfolgreichen Forschungsarbeit. Von der Soll-Kontur zum Werkstuck// Technik-Report. — 1991. — № 5A.- S. 46−48.
  37. Fortuna-Polygon-System: Arbeitsunterlagen uber Wellen-Naben-Verbindungen.- Stuttgart: Druckschrift der Fortuna-Werke, 1976. 65 s.
  38. DIN 32 711−79. Antriebselemente Polygonprofile P3G. Berlin: Beuth. — 3 s.
  39. DIN 32 712−79. Antriebselemente Polygonprofile P4C. Berlin: Beuth. — 3 s.
  40. Giger H. Welle-Nabe-Verbindungen mit Polygonprofilen// Schweizer Maschinenmarkt. 1981. — № 50. — S. 24−28.
  41. Frank A., Pflanzl M., Mayr R. Vom K-Profil und Polygonprofil zu fiinkti-onsoptimierten Unrundprofilen eine osterreichische Entwicklung. Fertigung// Prazision im Spiegel. — 1992. — № 3. — S. 42−48.
  42. Ley H., Althaus P.G. Um die Ecke drehen// Der Maschinenmarkt. 1986. -№ 17.-S. 32−37.
  43. Mayr R. Formschlussige Welle-Nabe-Verbindungen mit innenschleifbarer Kontur: Diss. TH. Graz, 1993.- 173 s.
  44. Schonwandt U. Neues Verfahren zum Drehen und Schleifen von Polygonprofilen// Z.WIRTSCH.FERT. 1989. — № 8. — S. 469−471.
  45. Musyl R. Die kinematische Entwicklung der Polygonkurve aus dem K-Profil // Maschinenbau und Warmewirtschaft. Wien: Springer Verlag, 1955. — № 2. -S. 33−36.
  46. Frank A., Pflanzl M. Unrundschleifen auf CNC-Rundschleifmaschinen// Technik Report. 1986. — № 4. — S. 23−26.
  47. Frank A., Trantin H., Pflanzl M. Die «Polygon-Normen» DIN 32 711 und DIN 32 712 «Upgrading» oder Neunormung// Welle-Nabe-Verbindungen: Gestaltung, Fertigung, Anwendungen. — Dusseldorf: VDI-Verlag, 2003, — S. 77−89, — (VDI-Berich-te 1790).
  48. Mechnik R.-P. Festigkeitsberechnung von genormten und optimierten PolygonWelle-Nabe-Verbindungen unter reiner Torsion: Diss. TH. Darmstadt, 1988. — 147 s.
  49. Schmid A. Unrundschleifen auf prozessrechnergesteuerten Rundschleifmaschinen: Diss. TU. Graz, 1986. — 130 s.
  50. Gottlicher C. Entwicklung einer verbesserten Festigkeitsberechnung fur P3G-Polygon-Welle-Nabe-Verbindungen bei Torsions- und kombinierter Biege- und Torsionsbeanspruchung: Diss. TH. Darmstadt, 1994. 136 s.
  51. Ziaei M. Untersuchungen der Spannungen und Verschiebungen in P4C-Welle-Nabe-Verbindungen mittels der Methode der finiten Elemente: Diss. TH. Darmstadt, 1997.- 128 s.
  52. Spath H. Eindimensionale Spline-Interpolations-Algorithmen. Munchen: Oldenbourg, 1990.-390 s.
  53. Wengler S. Rechnergestutzte Qualitatsbewertung an Stirnrad Verzahnungen: Diss. TU. Magdeburg, 1989. — 99 s.
  54. Параметры конусности деталей соединений и примеры их применения (см. рис. 1.5.- Ь=40 мм- Б=25 мм)
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!