Введение к работе
Актуальность работы. Целью современного производства является повышение технического уровня и качества выпускаемой продукции. Одной из основных задач при изготовлении машин является обеспечение требуемой точности.
Наиболее ответственным с точки зрения достижения требуемой точности изготовления изделия является процесс механической обработки отдельных его деталей. Точность изготовления деталей в большой степени зависит от точности установки их заготовок в рабочей зоне металлорежущего станка.
Созданные в последнее время интегрированные гибкие производственные системы (ГПС) с безлюдной технологией потребовали автоматизации всех стадий производственного процесса, в том числе смены заготовок при обработке на станке. В мелкосерийном производстве при изготовлении корпусных деталей многообразных форм эта задача была решена путем оснащения гибких производственных модулей (ГПМ) устройством смены столов-спутников (падет), на которых предварительно заготовки устанавливается.
Однако использование нового вида технологической оснастки -столов-спутников в качестве элементов технологической системы механообработки, участвующих в процессе достижения требуемой точности корпусной детали, усложнило процесс установки заготовок и, следовательно, структуру возникающей при этом погрешности.
Поскольку стол-спутник вместе с заготовкой к приспособлением образует сложнув систему, то процесс формирования погрешности установки следует рассматривать комплексно с учетом взаимосвязи всех ее элементов.
Следовательно, для обеспечения требуемой точности установки заготовок корпусных деталей в ГПМ с использованием столов-спутни-коГ;,. необходимо выполнить более глубокие исследования, ведущие к раскрытию сущности процесса установки заготовок, выявлению возможных путей управления воздействующими факторами и поиску имеющихся резервов повышения ее точности.
Цель работы. Объяснить сущность процесса формирования погрешности установки заготовок в ГПМ и происхождения ее составляющих на этапах от базирования заготовки на столе-спутнике и до ее механообработки о учетом отклонений формы отыкуемых поверхностей и собственных деформаций столов-спутников под воздействием натру-
- 4 -зок. Разработать рекомендации по обеспечению требуемой точности установки корпусных деталей в ГПМ.
Методы исследований. Теоретические исследования механизма образования погрешности установки проводились с использованием основных положений технологии машиностроения (теории базирования, теории размерных цепей), аналитической геометрии, теории упругости, теоретической механики, метода конечных элементов (МКЭ), метода последовательных установочных перемещений Колесова И.М. и метода последовательных нагрухений Шевелевой Г.И.
Результаты исследований проверялись экспериментальным путем на реальных физических моделях и сопоставлялись с результатами расчетов с помощью разработанной математической модели процесса формирования погрешности установки.
Научная новизна. Вскрыты и описаны сложные явления, сопутствующие процессу установки заготовок. Выявлено, что при закреплении заготовка подпадает под воздействие случайно сформировавшейся системы сил и моментов сил, приводящей не только к ее случайному положению относительно выбранной системы отсчета, но и делающей случайным процесс деформирования заготовки.
Раскрытие сущности погрешности установки позволило выявить ее происхождение и значимость при установке заготовок в ГПМ с использованием столов-спутников.
На защиту выносятся:
-
Объяснение физической сущности явлений, сопутствующих возникновению погрешности установки заготовки.
-
Аналитическое описание процесса формирования погрешности установки заготовок в ГПМ на этапах от базирования заготовки на столе-спутнике и до ее механообработки на станке.
-
Математическая модель формирования погрешности установки заготовок в ШМ с использованием столов-спутников.
-
Методика расчета упругих перемещений в системе на этапах выполнения процесса установки заготовки в ГПМ с учетом влияния реальных отклонений формы стыкуемых поверхностей на контактные и собственные деформации элементов системы под воздействием нагрузок.
-
Логическая схема назначения допусков на параметры процесса установки, обеспечивающих установку заготовки в ГПМ с требуемой точностью.
Практическая ценность. Практическую ценность работы преде-
тавляют:
методика расчета упругих перемещений в системе установки, позволяющая оценивать столы-спутники разных размеров и конструкций с точки зрения их собственных деформаций при установке заготовок различных корпусных деталей;
алгоритм расчета в пространстве погрешности установки заготовки на столе-спутнике в рабочей зоне ГПМ с помощью ЭВМ;
методика осуществления процесса установки заготовок в ГПМ, в которой сформулированы правила приложения усилий закрепления и требования к технологическим базам заготовок с целью уменьшения доли влияния собственных деформаций столов-спутников на погрешность установки.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы приняты научно-производственным объединением ЗНИМС в рамках отчетов по четырем хозяйственным договорам (NN 86-32, 88-42, 89-33, 90-35 ) для рассмотрения к внедрению на предприятиях отрасли.
Результаты диссертационной работы внедрены на ТЗШ при создании гибкого A3 для определения условий установки заготовок деталей типа "Плита", обеспечивающих требуемую точность их обработки на ГПМ.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и были одобрены на научно-технической конференции "Автоматизация и механизация в машиностроении", проходившей в г. Кемерово в 1988 г., на научной конференции " Создание интегрированных гибких компьютеризированных производств в области механической обработки и опыт их эффективной эксплуатации в промышленности" в г. Киеве в 1990 г., на научно-практическом семинаре " Опыт создания и применения быстрозажимных многоместных приспособлений для станков с ЧПУ" в г. Владимире в 1990 г., а также на кафедре "Технология машиностроения" Московского государственного технологического университета "СТАНКИН" в 1989 и 1992 годах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 112 страницах машинописного текста, 70 страницах графического материала, включающего 82 рисунка и 8 таблиц. Список литературы состоит из 134 наименований. Общий объем работы 240 страниц.
- б -
