Введение к работе
Актуальность работы.
Непрерывно возрастающие требования к качеству выпускаемых машин связаны с необходимостью повышения их надежности, которая в значительной степени определяется эксплуатационными свойствами отдельных деталей.
Эксплуатационные свойства деталей машин существенно зависят от качества поверхностного . слоя, определяемого геометрическими параметрами: макроотклонения, шероховатость; физико-механическими параметрами: поверхностная твердость, структура материала, остаточные напряжения. Все эти параметры зависят от технологии изготовления детали.
Большими потенциальными возможностями улучшения
эксплуатационных свойств деталей машин обладает метод окончательно холодного накатывания профилей.
В связи с этим диссертационная работа, направленная на повышение эксплуатационных свойств зубчатых профилей за счет применения нового инструмента для эксцентричного накатывания нескольких фасонных поверхностей, является актуальной.
Цели и задачи исследования.
Цель настоящей работы — повышение эксплуатационных свойств зубчатых профилей за счет применения нового инструмента для эксцентричного накатывания нескольких фасонных поверхностей.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1.Создать математическую модель процесса многопрофильного накатывания затылованными роликами для детального изучения процессов, протекающих при обработке;
2.Выявить зависимости влияния геометрических параметров, определяющих конструкцию инструмента, и режимов накатывания на эксплуатационные характеристики обрабатываемых изделий;
3.Изучить характер заполнения обрабатываемого профиля и выявить причины возникновения дефектов при многопрофильной обработке;
4.На основе анализа данных, полученных в ходе математического моделирования, разработать новую конструкцию инструмента для окончательного эксцентричного накатывания нескольких фасонных профилей;
5.Провести экспериментальные и металлографические исследования для подтверждения данных, полученных в результате математического моделирование;
б.По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработать рекомендации по проектированию специального инструмента для размерного формообразования нескольких фасонных профилей на деталях зубчатых колес;
7.Сравнить и проанализировать макро- и микрогеометрию поверхностей и физико-механические свойства материала профилей, обработанных инструментом-прототипом и инструментом, спроектированным в рамках данной работы;
8.Провести ресурсные испытания зубчатых колес, обработанных ранее названными инструментами.
Предмет и объект исследования.
Объектом исследования являются зубчатые профили, в частности: эвольвентные, мелкомодульные, прямозубые и косозубые цилиндрические зубчатые колеса; эвольвентные и треугольные шлицы малого модуля.
Предметом исследования является инструмент для осуществления процесса эксцентричного накатывания нескольких фасонных поверхностей.
Методы исследования. В данной работе использовался комплексный метод исследований, который включал в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования.
Теоретические исследования базируются на теории зубчатого зацепления и сопрягаемых профилей, метод конечных элементов, компьютерное моделирование, современных программных и аппаратных средств, для построения модели процесса накатывания затылованными роликами.
Для проведения экспериментальных исследований создана экспериментальная установка, повторяющая в своей конструкции кинематику накатного стана для обработки при постоянном межосевом расстоянии. При проведении испытаний применялись современные средства измерения для определения параметров шероховатости и твердости, а также комплексной оценки показателей точности зубчатых колес. Обработка экспериментальных данных выполнялась с применением методов математической статистики и планирования эксперимента.
Научные результаты, выносимые на защиту
-Параметрическая математическая модель процесса многопрофильного накатывания зубчатых венцов затылованными сегментами роликов;
-Выявленные при анализе данных математического моделирования зависимости влияния геометрических параметров, определяющих конструкцию инструмента, и режимов накатывания на эксплуатационные характеристики обрабатываемых изделий;
-Разработанную новую конструкцию инструмента для окончательного эксцентричного накатывания нескольких фасонных профилей (Патент № 98157);
-Научно обоснованные рекомендации по проектированию специального инструмента для окончательного эксцентричного накатывания нескольких фасонных профилей.
Научная новизна результатов исследования
-Создана математическая модель процесса многопрофильного формообразования затылованными роликами, позволившая детально изучить процессы, протекающие при обработке;
-По результатам математического моделирования установлены качественные и количественные зависимости шероховатости обрабатываемой поверхности и характеристик упрочнения обрабатываемого профиля от геометрических параметров активного профиля инструмента и режимов накатывания;
-Изучен характер заполнения обрабатываемого профиля и выявлены причины возникновения дефектов при многопрофильной обработке;
-На основе анализа данных, полученных в результате математического моделирования, разработана новая конструкция инструмента для окончательного эксцентричного накатывания нескольких фасонных профилей (Патент № 98157);
-Даны научно обоснованные рекомендации по проектированию специального инструмента для размерного формообразования нескольких фасонных профилей на деталях зубчатых колес.
Практическая значимость и реализация результатов работы
-Разработана новая конструкция инструмента для окончательного эксцентричного накатывания нескольких фасонных профилей (Патент № 98157);
-Разработана методика нахождения оптимальных геометрических параметров инструмента и режимов обработки для одновременного накатывания нескольких зубчатых профилей.
-Результаты диссертационной работы внедрены на предприятиях: ЗАО «Станконормаль» (Акт №16 от 14.04.2010г.), ООО «Стройинвест-прокат» (Акт №112 от 24.08.2010г.).
Соответствие диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование, посвященное повышению эксплуатационных свойств зубчатых профилей за счет применения нового инструмента для эксцентричного накатывания нескольких фасонных поверхностей, соответствует п. 4. «Создание, включая проектирование, расчеты и оптимизацию, параметров инструмента и других компонентов оборудования, обеспечивающих технически и экономически эффективные процессы обработки» и п. 6. «Новые технологические процессы механической и физико-технической обработки и создание оборудования и инструментов для их реализации» паспорта специальности 05.02.07 -«Технология и оборудование механической и физико-технической обработки».
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
-Научно практическом семинаре «Современные методы и средства автоматизированного проектирования изделий. Современные промышленные технологии и перспективы их развития»;
-Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии»;
-Заседании кафедры «Металлообрабатывающие системы с ЧПУ» Московского государственного Индустриального университета;
-Экспертном совете ОАО «Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков»;
-Экспертном совете ОАО «НИИТавтопром».
Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы, в том числе 2 работы в изданиях рекомендованных ВАК и один патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы
