Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из составляющих характеристик конкурентоспособности изделий является их ремонтопригодность, где значительную роль выполняют технологии восстановления деталей. Так, в настоящее время доля деталей с поверхностями вращения из общего числа восстанавливаемых составляет более 50 %. В ряде случаев себестоимость их восстановления составляет от 40 до 60 % от себестоимости изготовления новой детали. Особое место при восстановлении отводится деталям, имеющим сложные поверхности. К качеству этих поверхностей предъявляются повышенные требования. К таким деталям относятся в частности детали со сферическими поверхностями. При восстановлении указанных деталей особое место занимают технологии с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя, когда восстановительный слой наносят и снимают в несколько этапов.
В ранее выполненных разработках одним из основных направлений повышения эффективности процессов восстановления деталей с нанесением материала восстановительного слоя являлась разработка новых методов нанесения этого слоя. Однако недостаточно полно были рассмотрены вопросы повышения эффективности процесса восстановления деталей технологическими методами. С учетом отмеченного недостаточно полно реализованы возможности автоматизированного проектирования технологических процессов восстановления, при назначении условий размерной обработки после нанесения материала восстановительного слоя приходится прибегать к экспериментальным исследованиям, вследствие завышения толщины наносимых и снимаемых слоев происходит перерасход материалов. Указанные проблемы при восстановлении деталей увеличивают себестоимость процессов восстановления, а следовательно, снижают их эффективность.
Таким образом, повышение эффективности процессов восстановления деталей на основе технологического управления условиями процесса восстановления при многократном нанесении и снятием материала следует считать актуальной теоретической и практической задачей.
Основные решения представленной работы выполнены на примере нанесения материала восстановительного слоя плазменно-дуговым напылением с учетом того, что этому методу нанесения материала восстановительного слоя соответствует наиболее широкий набор операций технологических воздействий на восстанавливаемую деталь. Это позволяет перенести полученные результаты на многие методы обработки при восстановлении деталей машин.
Цель работы. Повышение эффективности технологических процессов восстановления деталей со сложными поверхностями при многократном нанесении и снятии материала на основе автоматизированного проектирования технологических процессов восстановления деталей, снижения трудоемкости подготовки технологических данных для этих процессов и обоснованного назначения пооперационных технологических размеров.
Методы исследований. Теоретическая часть работы включает:
- определение закономерностей формирования технологических процессов
восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя на основе положений теории множеств;
исследование процесса формирования суммарной погрешности размерной обработки деталей со сферическими поверхностями с применением физического моделирования на основе положений теории подобия, моделирования и размерностей;
установление закономерностей формирования технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя в условиях восстановления деталей с поверхностями вращения на основе положений теории графов.
Экспериментальные исследования были проведены с применением натурных деталей со сферическими поверхностями и их моделей. Научная новизна включает следующее:
на основе положений теории множеств разработана математическая модель формирования технологических процессов восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя;
на основе положений теории подобия, моделирования и размерностей с использованием физического моделирования разработан метод прогнозирования суммарной погрешности размерной обработки деталей со сложными поверхностями по данным о суммарной погрешности размерной обработки деталей с простыми поверхностями;
на основе положений теории графов с применением двоичного позиционного дерева предложена математическая модель формирования технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя в условиях восстановления деталей.
Практическая ценность работы.
Разработана методика конструкторско-технологической классификации условий восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя, которая может быть использована в качестве фрагмента САПР при проектировании технологических процессов восстановления деталей с возможностью учета условий промышленного применения.
Получена возможность прогнозирования суммарной погрешности размерной обработки деталей со сферическими поверхностями на основе известных данных о суммарной погрешности размерной обработки деталей с цилиндрическими поверхностями, что позволяет снизить трудоемкость подготовки технологических данных при обработке деталей со сферическими поверхностями.
Разработана методика расчета технологических размерных цепей деталей с поверхностями вращения при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя в условиях восстановления.
На основе полученных результатов разработаны компьютерные программы: проектирования технологического процесса восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала
поверхностного слоя; поиска независимых параметров при определении критериев подобия; расчета технологических размерных цепей деталей с поверхностями вращения при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя.
Разработаны технологические рекомендации по промышленному применению результатов работы.
Подтверждена эффективность предложенных подходов при проектировании процессов обработки с многократным нанесением и снятием материала поверхностного слоя для сокращения затрат на подготовку информационно-технологических базовых данных.
Автор выносит на защиту.
Математическую модель формирования технологических процессов восстановления деталей со сферическими поверхностями при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя.
Метод прогнозирования суммарной погрешности размерной обработки деталей со сложными поверхностями по данным о суммарной погрешности размерной обработки деталей с простыми поверхностями, на основе положений теории подобия, моделирования и размерностей с применением физического моделирования.
Математическую модель формирования технологических размерных цепей при многократном нанесении и снятии материала поверхностного слоя.
Закономерности, результаты и выводы, полученные при выполнении работы.
Апробация работы. Основные результаты и теоретические положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на:
- IX Международной научно-практической конференции студентов, аспи
рантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, 2003);
- Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии.
Инновации» (Новосибирск, 2003);
43-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных устройств и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера» (Омск, 2004);
II Международном технологическом конгрессе «Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе» (Омск, 2003).
XXV Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (Москва, 2004);
седьмой Международной научно-технической конференции молодых специалистов «Исследование, конструирование и технология изготовления компрессорных машин» (Казань, 2004);
Ш Международном технологическом конгрессе «Развитие оборонно-промышленного комплекса на современном этапе» (Омск, 2005).
Публикации. По результатам исследований опубликовано в научно-технических изданиях 5 статей, 5 докладов и 2 тезисов докладов. Получен 1 патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Работа содержит 178 страниц ма-
Похожие диссертации на Повышение эффективности процесса восстановления деталей со сложными поверхностями управлением закономерностями формирования многоуровневого поверхностного слоя
