Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение качества машин и производительности процессов формообразования различных изделий является основой научно-технического прогресса машиностроительных отраслей. Важная роль в выполнении этой задачи принадлежит станкоянструментальной отрасли при разработке новых процессов и реализующих их комплектов металлорежущих станков, а также режущих инструментов и измерительных средств, необходимых для изготовления деталей профильных бесшпоночных соединений.
Из множества видов этих соединений в настоящее время наибольшее распространение получили соединения с профильными кривыми "Равноосный контур" (РК-профиль). Эти соединения используются как в силовых механизмах для передачи большого крутяще-' го момента, так и в кинематических для точной передачи вращательного движения при относительно небольшом крутящем моменте, а также в реверсивных механизмах.
В машиностроении зарубежных стран РК-профильные соединения используются в коробках скоростей и гитарах токарных и фрезерных станков фирмы Schaublin (Швейцария), в гибких модульных инструментальных системах фирмы Sandvik-Coromant (Швеция), в кузнечно-прессовом оборудовании фирмы Schmid (Швеция), в компрессорах "Centac" фирмы Intersoff (США) и в других машинах.
Анализ литературных и патентных материалов, а также результаты экспериментальных исследований настоящей работы показывают, что РК-профильные соединения в несколько раз долговечнее, чем шлицевые, они обладают меньшими шумовыми характеристиками и металлоемкостью, дешевле (на 40-50%) в изготовлении.
В настоящее время в мировом машиностроении наибольшее распространение получили профилешлифовальные станки типа AFD фирмы Fortuna (Германия), которые реализуют двухпараметри-ческий процесс формообразования с поступательными прямолинейными гармоническими движениями. Однако, недостаточная точностная надежность станка, большое время настройки и поднастройки на Функционально-изменяющийся размер малой оси эллипса формообразования (ЭФ) не удовлетворяют запросы современного машиностроительного производства. При этом использование данного
I
станка возможно только в одном из видов производства: единичном (ремонтном), серийном или массовом.
Очевидным недостатком является и то, что один и тот же процесс формообразования предназначен для изготовления как деталей машин, так и режущих инструментов (протяжек и др.), а также для заточки последних по передней поверхности в процессе эксплуатации.
Целью настоящей работы является устранение перечисленных выше технологических недостатков путем разработки методологии построения процессов изготовления различных изделий с РК-профильными поверхностями в условиях массового, серийного и единичного производств.
В связи с изложенным особую актуальность в настоящее время приобретает научная проблема, состоящая в создании системы методов проектирования и обоснования изготовления деталей профильных соединений с равноосным контуром.
Научная новизна. Осуществлен целенаправленный синтез двух и однопараметрических процессов формообразования внешних и внутренних РК-профилей. Найдены и количественно оценены зависимости между эксплуатационными параметрами РК-профильных соединений и параметрами процессов их формообразования. Обоснованы принципы построения графоаналитической модели процесса формообразования, базирующиеся на параметрических уравнениях РК-профиля. Найдены и количественно оценены зависимости между регулировочными отклонениями параметров процессов настройки и поднастройки и отклонениями параметров процессов формообразования. Выявлена качественная и количественная связь между видом (переменной и постоянной) контурной подачи (т. е. подачи по контуру РК-профиля) и производительностью процесса формообразования.
Практическая ценность. Полученные в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли следующее практическое применение. Разработаны классификации одно и двухпараметрических процессов формообразования, а также процессов настройки и поднастройки и определены области их применения. Разработана методика назначения требований к процессам формообразования, обеспечивающих получение соединений с заданной точностью. Разработаны рекомендации по выбору процессов настройки и .поднастройки в зависимости от требований к точ-
ности РК-профильных соединений. Разработаны рекомендации: по рациональному использованию процессов формообразования с постоянной контурной подачей; по выбору процессов для создания комплектов специализированных металлорежущего оборудования и станочных агрегатов к станкам общего назначения; по конструированию и технологии изготовления комплектов режущих инструментов и контрольно-измерительных средств для всех видов производств. Разработаны алгоритмы и система автоматической подготовки управляющих программ (САП УП) для фрезерования и шлифования внешних и внутренних РКтпрофильных поверхностей изделий на станках с ЧПУ при невращающейся и вращающейся заготовке.
Реализация результатов работы. На основе результатов теоретических исследований были разработаны и изготовлены; ста-" ночные агрегаты к горизонтально-фрезерным станкам для фрезерования РК-профильных валов и отверстий; к токарным станкам(два агрегата); профилетокарный станок; к внутришлифовальному станку для шлифования РК-профильных отверстий; к резьбошлифоваль-ному и токарно-затыловочному станкам для шлифования РК-профильных валов, протяжек и калибров. Изготовлены: 37 профильных протяжек и 92 технологические оправки для изготовления зубчатых колес с профильными отверстиями. Для экспериментальных исследований эффективности эксплуатационных свойств РК-про-фильных соединений изготовлены пять коробок скоростей к горизонтально-фрезерному станку мод. 6Р81Г и два горизонтально-фрезерных станка мод. 6Д82Ш. В настоящее время Дмитровский завод фрезерных станков (ДЗФС) разработал и приступил к организации производства специального горизонтально-фрезерного полуавтомата с ЧПУ мод. ДФ-1000 для фрезерования разверток и зенкеров. В его трех шпиндельных' узлах механизма деления используются РК-3 профильные соединения.
Расчеты показали, что при замене лишь двух валов редуктора заднего моста автомобиля ГАЗ-53 со шлицевыми поверхностями на РК-профильные при программе выпуска 610660 валов в год можно сэкономить 312 т металла; годовой экономический эффект от применения новых технологий изготовления деталей с РК-профилем вместо технологий изготовления деталей со шлицами составляет для раздаточной коробки автомобиля ГАЗ-бб - 250.990 руб (здесь и далее по курсу 1985 г. ), а для указанного редуктора -
659. 688 руб. При этом в два раза сокращается номенклатура (с четырех до двух), требуемое число станков и следовательно -производственная плошадь.
Основные результаты работы применяются при чтении лекций и выполнении дипломных проектов на различных кафедрах МГТУ "Станкин" (начиная с 1981 г) и Владимирского политехнического института (с 1990 г). Сведения по РК-профильной тематике вошли в учебник: Гусев А. А. , Ковальчук Е. Р., Колесов И. М. и др. Технология машиностроения (Специальная часть).- М: Машиностроение. - 1986 г.
В сотрудничестве с автором и с использованием отдельных положений его концепции подготовлена и защищена одна кандидатская диссертация. Под руководством автора подготовлена к зашите вторая кандидатская диссертация.
Аппробация работы. Результаты работы докладывались на четвертом всесоюзном симпозиуме "Теория реальных передач зацеплением" (г. Курган, сентябрь 1988 г.), на 13 всесоюзных, республиканских и региональных научно-технических конференциях, на шести региональных технических совещаниях. По результатам работы имеются следующие документы; два протокола совещания в сводном отделе машиностроения Госплана СССР; "О внедрении в машиностроение профильных соединений с равноосным контуром взамен шпоночных и шлицевых" и четыре отраслевые программы, нацеленные на внедрение РК-профильных соединений.
Полное содержание диссертации обсуждалось на заседаниях кафедр технология машиностроения в МГТУ "Станкин" и в Ульяновском политехническом институте.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 106 печатных работах (две из них опубликованы в США), в том числе одна монография. По теме диссертации получено 17 авторских свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, общи выводов, заключения, списка литературы (232 наименования) и приложения. Работа содержит ft?стр. сквозной нумерации, включая 152 рис., 34 табл. и 24 стр. приложений.
Похожие диссертации на Процессы формообразования профильных поверхностей изделий с равноосным контуром
