Введение к работе
Актуальность темы исследования. Важнейшей задачей современного машиностроения является создание, освоение и внедрение в производство новой высокоэффективной техники и технологии, обеспечивающей рост производительности труда, снижение материало- и энергоемкости, улучшение качества и эксплуатационных характеристик выпускаемой продукции, повышение ее конкурентоспособности в условиях рынка. Решение этой задачи связано с возрастанием трудоемкости и сложности конструкторских и технологических работ. В этих условиях традиционные методы проектирования не могут обеспечить своевременное и качественное выполнение работ по технологической подготовке производства новых изделий, сократить сроки и стоимость этих работ возможно на основе систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).
При выполнении отделочных операций рост производительности труда с одновременным улучшением качества продукции обеспечивает обработка свободными абразивами. Широкие технологические возможности методов обработки свободными абразивами при обработке деталей разной конфигурации, из различных материалов, высокие технико-экономические показатели, а также возможности механизации и автоматизации позволяют им занимать важное место при выполнении отделочных операций.
При решении сложных технологических задач в области отделочной обработки, когда необходимо получить высокое качество обрабатываемой поверхности детали при грубой исходной шероховатости применяется многоступенчатая обработка деталей свободными абразивами. Это позволяет в ряде случаев существенно сократить время обработки деталей, т.е. повысить ее производительность, обеспечивает требуемую точность и качество деталей, позволяет улучшить их эксплуатационные характеристики. Для многих случаев многоступенчатая обработка свободными абразивами является единственной возможностью получения заданной шероховатости поверхности
Однако проектирование многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами осложнено отсутствием теоретических моделей, пригодных для автоматического моделирования и оптимизации.
Недостаточно разработана теория формирования шероховатости поверхности обрабатываемых деталей, не полностью разработана методика оптимизации технологических факторов, влияющих на результаты обработки, недостаточно отработана методика расчета времени обработки. Отсутствует методика формализации проектирования и оптимизации многоступенчатых технологических процессов обработки свободными абразивами.
Поэтому следует считать актуальными исследования, направленные на разработку теоретических моделей процессов обработки деталей свободными абразивами, создание которых позволит формализовать и автоматизировать процесс проектирования многоступенчатых ТП.
Цель работы - разработка моделей многоступенчатых процессов обработки свободными абразивами, создание методики формализации технологического проектирования для решения задачи автоматизации проектирования оптимальных многоступенчатых технологических процессов.
Автор защищает:
Теоретическую модель процесса съема металла.
Модель формирования профиля установившейся шероховатости поверхности обрабатываемой детали.
Методику и результаты экспериментальных исследований влияния технологических факторов на производительность процесса и шероховатость обработанной поверхности.
Методику расчета съема металла и параметров установившейся шероховатости.
Методику проектирования многоступенчатых технологических процессов обработки деталей свободными абразивами.
Методику оптимизации технологических параметров
многоступенчатой обработки деталей свободными абразивами.
Общая методика исследований. Теоретические исследования выполнялись на базе основных положений технологии машиностроения, теории резания, теории вероятностей, теории случайных процессов. Основные научные результаты в работе получены теоретически и подтверждены экспериментально. Решение задачи оптимизации технологических процессов выполняется с помощью ЭВМ, с использованием САПР ТП.
Научная новизна. Разработаны модели удаления металла с поверхности обрабатываемых деталей и формирования профиля установившейся шероховатости при обработке деталей свободными абразивами с учетом микротопографических характеристик шероховатости поверхности. Разработана методика расчета шероховатости обработанной поверхности и времени обработки. Разработана методика оптимизации многоступенчатых технологических процессов. Разработаны алгоритмы и программы оптимизации многоступенчатых технологических процессов обработки свободными абразивами.
Практическая ценность работы. Разработаны математические модели для расчета съема металла, шероховатости обрабатываемой поверхности и времени обработки. Разработана методика инженерных расчетов оптимальных технологических параметров многоступенчатой обработки. Предложенный блок многоступенчатой обработки может быть включен в состав САПР ТП обработки свободными абразивами, что значительно расширит область ее применения.
Реализация работы. Результаты исследований внедрены на ОАО "Ростсельмаш", АО "Сибкриотехника". Годовой экономический эффект от их внедрения составил 150 тыс.руб.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на:
Международной научно-технической конференции (г.Севастополь - Донецк, 10-13 сентября, 1996г.) "Современные проблемы машиностроения и технический прогресс";
Юбилейной научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов (г.Н.Новгород, 1997) "Повышение качества и эффективности в машино- и приборостроении";
Международной научно-технической конференции (г.Севастополь -Донецк, 9-12 октября, 1997г.) "Прогрессивные технологии машиностроения и современность";
Научно-технической конференции (г.Волжский, 14-16 октября, 1998г.) "Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы";
V международной научно-технической конференции (г.Севастополь -Донецк, 8-11 сентября 1998г.) "Машиностроение и техносфера на рубеже XXI века";
Ill Международной научно-технической конференции (г.Евпатория, 8-12 сентября 1998г.) "Вибрации в технике и технологиях";
региональных научно-технических семинарах "Применение низкочастотных колебаний в технологических целях" (г.Ростов-на-Дону, 1994-1998гг.);
ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ДГТУ (1994-1998гг.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 10 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих вьшодов и списка литературы Она содержит 215 страниц машинописного текста с приложениями, 42 рисунка, 26 таблиц, список литературы, включающий 125 наименований.
