Введение к работе
В диссертации исследуются вопросы обеспечения и повышения качества станочных приспособлений (в дальнейшем приспособлений) на стадии конст-рукторско-технологической подготовки производства (КТПП).
Актуальность проблемы. Современные тенденции развития промышленности требуют повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции, которые в значительной мере зависят от качества станочных приспособлений.
Около 95 % всех деталей машин изготавливаются с использованием станочных приспособлений, следовательно, выявив резервы не только повышения и обеспечения определенных и унифицированных показателей качества приспособлений, но и научного обоснования назначения параметров качества на детали приспособления, можно снизить материально-технические затраты на их производство с обеспечением всех параметров качества изготавливаемой продукции.
Основным недостатком повышения и обеспечения качества приспособлений является несовершенство физико-математико-информационного аппарата во взаимозависимости их показателей от различных эксплуатационных свойств приспособлений.
Этот недостаток может быть устранен только на этапе КТПП, где необходимо научно обоснованно назначить такие параметры качества приспособлений, которые учитывали бы все необходимые эксплуатационные свойства приспособлений, унифицированность условий производства выпускаемой продукции и экономически целесообразные методы их изготовления.
Современная тенденция к созданию высокоавтоматизированного производства, оснащенного робототехническими комплексами, линиями и модулями гибких переналаживаемых систем, требует новых научных обобщений, иного методологического подхода к назначению и обеспечению параметров качества при проектировании приспособлений, направленных на повышение качества и снижение себестоимости выпускаемой продукции.
В контексте обеспечения качества выпускаемых изделий в машиностроительном производстве вопросы обеспечения качества приспособлений, их точности, долговечности и универсальности приобретают актуальное значение.
Работа выполнялась в соответствии с договором на выполнение научно-исследовательских работ по теме «Обеспечение параметров качества станочной оснастки» между ООО «Новозыбковский станкостроительный завод» (12.03.07-26.03.07), а также грантами Министерства образования и науки Российской Федерации по фундаментальным исследованиям в области технических наук по проектам: «Обеспечение точности обработки деталей в станочных приспособлениях и автоматизация их проектирования» (шифр Т00-6.3-154, 2001-2002 г.г.); «Исследование влияния упруго-пластической релаксации в сопряжениях элементов технологической оснастки на динамические характеристики технологической системы» (шифр Т02-06.3-576, 2003-2004 г.г.); грантом Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых по теме «Определение и обеспечение оптимальных проектных параметров качества станочных приспособлений и их элементов» с финансирование Министерства образования и науки Российской Федерации (шифр МК-9356.2006.8,20.04.2006-31.12.2007).
Цель работы. Решение проблемы обеспечения качества станочных приспособлений при минимальных трудовых и стоимостных затратах их изготовления на основе математического, конструкторско-технологического и информационного обеспечения проектных параметров качества станочных приспособлений.
Методы исследования. Методологической основой работы является системный подход к изучению параметров качества станочных приспособлений для технологической системы токарной, фрезерно-сверлильно-расточной и круглошлифовальной операций. В проведенных исследованиях использованы основные научные положения технологии машиностроения, сопротивления материалов, динамики твердого тела, контактной прочности, термоупругости, теории вероятности и математической статистики. Эксперименты выполнялись в технологических лабораториях кафедры "Технология машиностроения" Брянского государственного технического университета на горизонтально-фрезерных, токарных и круглошлифовальном станках при обработке цилиндрических и призматических заготовок. Параметры шероховатости и отклонения от круглости определялись с помощью автоматизированного комплекса в составе которого: вычислительный комплекс на базе IBM - совместимого персонального компьютера; профилограф-профилометр мод. 170311 завода «Калибр» (Россия); кругломер мод. 171221 завода «Калибр» (Россия); аналоге цифровой преобразователь на базе платы АЦП НВЛОЗ фирмы «Сигнал» (Россия).
Научная новизна.
Установлены научно обоснованные требования к деталям станочных приспособлений, обеспечивающие их надежность, минимальную себестоимость изготовления и требуемое качество обрабатываемых заготовок.
Разработана методология и математическая формализация конструктор-ско-технологического обеспечения требуемых параметров качества станочных приспособлений с учетом всей совокупности их эксплуатационных свойств.
Практическая ценность работы состоит в следующем:
1. Разработана методология расчета проектных параметров качества деталей приспособлений, обеспечивающих требуемую погрешность установки обрабатываемых заготовок.
2. Разработана методология расчета проектных параметров деталей приспособления в зависимости от заданных числовых значений погрешности формы и параметров шероховатости обрабатываемой поверхности устанавливаемой заготовки.
3. Разработана методология расчета эксплуатационных свойств приспособлений, таких как виброустойчивость и зажимная способность приспособлений.
4. Разработана методология автоматизации выбора оптимальных параметров качества деталей станочных приспособлений по критериям минимальной себестоимости и максимальной производительности их изготовления.
5. Разработаны теоретические положения по определению конструктивных и прочностных характеристик поводкового элемента в зависимости от из-гибных, контактных и термоупругих напряжений.
6. Разработаны рекомендации, позволяющие выбрать рациональную схему передачи заготовке крутящего момента и конструктивное исполнение поводкового устройства, в зависимости от требуемой точности и производительности обработки.
Реализация результатов работы:
1. Результаты выполненных исследований используются в производстве -на АО "Людиновский тепловозный завод" и АО "Людиновский агрегатный завод", ОАО УК «БМЗ», ОАО «Брянский арсенал», ОАО «Клинцовский завод поршневых колец», ООО «Новозыбковский станкостроительный завод». Годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертации на ОАО Клинцовском заводе поршневых колец составило 186000 руб., ОАО УК «БМЗ» 458000 руб., ОАО «Брянский арсенал» 371000 руб., ООО «Новозыбковский станкостроительный завод» 215000 руб.
2. Материалы исследований использованы в справочной литературе [87, 211], учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторных занятий по дисциплине "Технологическая оснастка".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 12-и научно-технических конференциях Международного, Всероссийского и регионального значения. Практическая апробация проведена в бюро конструирования технологической оснастки при отделе главного технолога тепловозных дизелей ОАО УК «БМЗ».
Диссертация обсуждена и одобрена на ученом совете Учебно-научного технологического института при Брянском государственном техническом университете и технологической секции Брянского государственного технического университета в 2007 году.
Автор защищает:
1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению проектных параметров качества деталей станочных приспособлений в зависимости от заданных параметров качества обрабатываемых заготовок.
2. Методологию и математические формализации расчета погрешности установки заготовки в приспособлении, погрешности формы и шероховатости обрабатываемой поверхности заготовки в зависимости от проектных параметров качества деталей приспособления.
3. Методологию автоматизации и алгоритмизации расчета проектных параметров деталей приспособления в зависимости от требуемых параметров точности обрабатываемой заготовки и минимальной себестоимости изготовления деталей приспособления.
4. Методологии и теоретические расчеты на виброустойчивость и зажимную способность станочных приспособлений.
5. Результаты исследований влияния поводковых приспособлений и их параметров на показатели качества обрабатываемых заготовок.
6. Методические положения по разработке прогрессивных конструкций поводковых приспособлений, а также определение оптимальной технологии обработки заготовок с применением данных типов поводковых устройств.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 72 научные статьи, 2 монографии в соавторстве и 3 патента, в том числе 13 публикаций в рецензируемых изданиях, из них 1 монография в соавторстве.
