Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Одной из задач современного производства в машгаюстроєшт является совершенствование технологии сборки соединений с натягом типа "корпус-втулка", которые получили широкое применение в различных машинах и. мехашізмах благодаря своей простоте, технологичности изготовления и экономичности.
Большинство таких соединений работает в условиях знакопеременных, ударных и циклических нагрузок. Для повышения -надежности их в работе в. течение длительного периода времени постоянно ведутся исследования по повышению качества поверхностей деталей, входящих в прессовое соединение, характеризующееся высокой точностью и малой шероховатостью поверхностей, благоприятными по величине и знаку остаточными напряяепиями по сечению .детали, повышенной прочностью поверхностных слоев металла.
Такие показатели качества поверхности деталей достигаются при применешши в процессе- изготовления деталей упрочняще-квлйрутеих и формообразующих методов механической обработки. В связи с этим в отечественной и зарубежной машиностроительной промышленности в последнее время определилась достаточно ярко выраженная тенденция замены ряда операций обработки металлов резанием лезвийным и абразивным инструментами операциями упрочнявде-калибруодей и формообразующей обработки. 11а практике, например, напел широкое распространение весьма эффективный метод обработки точных цилиндрических отверстий дорнованием.
Существующий способ получения прессовых соединений, путем дорнования втулки установленной с зазором в корпусную деталь ( т.е. поперечная запрессовка ), достаточно исследованный в ряде
предшествующих работ r области дорновапил, обеспечивает повышение прочности прессовых соєд:шоі;:іД на 30-40 % по сравнению с продольной запрессовкой с дорнованием. В этих :;;о источішках отмечается, что такое увеличение является пределом повышения прочности соединений получаемых запрессовкой с дорнованием.
В настоящей работе предлагается дальнейшее развитие поперечно-прессовых соединений, получаемых дорнованием, что обеспечивает резкое увеличение прочности прессовых соединений на моменту проворота втулки.
Качество прессового соедшешія по моменту проворота, превышающего существующее в несколько раз достигается разработанной автором технологией, предусматривающей дорноваїма отверстий охватывающих деталей дорном, создающим объемно-напрякешюе состояние и, одновременно, формирующим выступы (микрошлицы) на контактной поверхности; установку охватываемой детали в отверстие корпуса; дорнование отверстия втулки.
Настоящая работа выполнена в рамках госбюджетной теш ЫШ-ГБ/8603 "Повышение качества и долговочности деталей мазин и инструментов технологическими методами", включенной в пятилетний план важнейших научно - исследовательских работ в области естественных наук АН БССР на 1986-90 годы в раздел "Материал 26.28".
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.Исследование и разработка высокоэффективного и производительного метода получения неподвижного соединения, "корпус-втулка", обеспечивающего комплексное . повышение его эксплуатационных свойств.
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретические исследования выполнялись с применением аппарата теории упругости и пластичности, теоретической механики, аналитической геометрии.
дифференциального, интегрального и операторного исчислений,
математической логики, научных положений технологии
машиностроения. Экспериментальные иселедоваїшя осуществлялись с
использованием современной электронно-измерительной,
контрольно-регистрирующей аппаратуры, а также специально разработанных устройств. Обработка числовых расчетов . и экспериментальных данных проводилась с- использованием методов вероятности и математической статистики, ЭВМ ЕС 1032, "Искра 1256", и ПЭВМ.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА.Впервые предложен и теоретически обоснован гатод получения микрошлицевого прессового соодішогаїя. Мотод предусматривает формирование микрошлицев на посадочном диаметре охватывающей детали при ее дорновании с большим натягом дорпом, имеющем продольные канавки, т.о. без дополшітельншс энергетических затрат (Л.С. І25535І).
Разработаны физическая и математическая модели процесса получения микрошлицев при дорновании цилшідрического отверстия дорном с продольными пазами.
Полученная математическая модель содержит ряд решений, не встречающихся в известных работах по дорновании, и адекватно отраяает реальний процесс.
Разработан оригинальный способ, оценки качества прессового соединения по моменту проворота (Л.С. 1538083).
Разработаны и защищены авторским свидетельством комбинированный способ, сборки'деталей запрессовкой с обработкой отверстия и устройство для его осуществления (положительное решение от 12.03.90.).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Получены зависимости прочности микрошлицевого прессового соединения по параметру максимального крутящего момента, передаваемого соединением от геометрических
параметров шлицев, позволяющие определять параметри дорнующего шіструмента для получения микрошлицев.
fto основании математической модели формообразования микрошлицев на посадочном диаметре с помощью дорна с продольными пазами разработана инженерная методика расчета зависимости тробуемих геометрических параметров микрошлицев от параметров процесса дорнования.
Методика запрограммирована на персональной ЭВМ. Результаты расчета показывают хорошую сходимость с практическими данными.
Экспериментально исследовано влияние различных материалов корпусов и их геометрических размеров на величину диаметральной деформации и высоту микрошлицев. Получены зависимости усилий дорнования от материалов корпусов и их геометрических размеров.
Проведено исследование напряжешю-деформировашюго состояния при дорновании корпусов с одновременным 'формированием ыикроилицов и при формировании собственно микрошлицевого соединения. Впервые использован метод ронтгеноструктурного анализа при дорновании наряду с традиционным тензоыотрированием. Получены зависимости изменения усилий дорнования при формировании микрошшцевых прессовых соединений для различны! материалов втулок с различными геометричоскими параметрами охватывающих деталей.
Проведено широкое исследование для различных материалов втулок размерной точности отверстий полученных микрошшцевых прессовых соединений. Определены оптимальная точность, достигаемая дорнованнем запрессованной втулки, в таксе влияние микрошлицев на точность Форш отверстия в продольном и поперечном сечениях после финишных операций растачивания, протягивания, операций совмещенных с дорнованием и др.
Исследовано изменение величины микронеровностей, опорной
длшш профиля и других параметров шероховатости, получаемых в результате операции дорнования.
Экспериментально подтверждено резкое увеличение прочности микрошлицевых неподвижных соединения "корпус-втулка" по параметру максимального крутящего моменте, передаваемого соединением.
Величина максимального момента, передаваемого соедшением на порядок и более, превышает момент, передаваемый стандартным соединением, полученным продольной или поперечной запрессовками.
Разработан ряд конструкций устройств и инструментов для дорповашія охватывающих деталей с одновременным формированием микрошлицев на их посадочных диаметрах.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ.Использование результатов исследований значительно повысило надежность прессовых соединений и производительность сборочных работ при их получении» Проведены производственные испытания и внедрение разработанной технологии на двух родственных предприятиях с экономическим эффектом 33,0 тысячи рублей.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы изложены и обсуждены на Всесоюзной конференции "Основные направления развития и применения высокоэффективных процессов изготовления деталей к узлов тракторов и сельхозмашин и их упрочнения методами порошковой металлургии", г.Барнаул 1984 г.; Республиканской научно-технической конференции "Исследование, разработка новых методов и расширение номенклатуры деталей, изготовляемых методом порошковой металлургии и покрытий в машиностроении Узбекистана", г.Ташкент, 1985 г.; Региональной научно-практической конференции "Повышение производительности и качества продукции в условиях автоматизации машиностроительного
производства", г.Барнаул, 1985 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Новие технологические процессы и оборудовать для поверхностной пластичоской обработки материалов", г.Брянск, 1986 г.; II Всесоюзной научно-технической конференции "Прикладная рентгенография металлов", г.Ленинград, 1990 г.; объединенном заседашяі кафедр "Технологии машшюстроошш" и "Металлорежущие сташси и инструменты" ММИ , г. Могилев 1991 г; Республиканской ноучно-техіпіческой конференции "Совершенствование существующих и создание новых ресурсосберегающих технологий и оборудования в машиностроении, сварочном производстве и строительстве", г.Могилев, 1991 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам диссортащш опубликовано 10 печатных работ и получено 3 авторских свидетельства.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содорызт 156 страниц машинописного текста, 13 таблиц, 77 рисунков, список ^-литературы, включающий 127 наименований, п приложений на 35 страницах.
