Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема изготовления прецизионных деталей оболочковой формы 8
1.1. Роль деталей оболочковой формы в машиностроении..
1.2. Технологические трудности при изготовлении прецизионных деталей оболочковой формы 18
1.3. Роль технологической оснастки 24
Выводы по главе 1 29
1.4 Цель и задачи исследования 30
Глава 2. Деформационная картина при закреплении заготовок, имеющих оболочковую форму 31
2.1. Выбор схемы закрепления оболочковых заготовок при обработке 31
2.2. Виды распределенной нагрузки 38
2.3. Погрешности цилиндрической оболочковой заготовки от действия равномерно распределенных сил закрепления 53
В ыводы по главе 2 71
Глава 3. Выбор рациональной схемы. Тепловой способ закрепления ... 72
3.1. Схема расчета для теплового способа 72
3.2. Неравномерная нагрузка 79
3.3. Связь технологического времени с процессом закрепления на термооснастке 85
Выводы по главе 3 96
Глава 4. Экспериментальное определение эксплуатационных показателей термооснастки. Установление связи с характеристиками технологического процесса 98
4.1. Задачи и методика проведения экспериментов. Экспериментальные установки 98
4.2. Характеристики технологического процесса и температуры нагрева 104
4.2.1. Зависимость увеличения размера заготовки от температуры нагрева 104
4.2.2. Зависимость температуры нагрева заготовки от мощности теплоэлектронагревателя 109
4.2.3. Зависимость момента силы закрепления от величины погрешности формы сопрягаемых поверхно стей 114
4.3. Создание силы закрепления с заданным законом распределения 125
4.3.1. Суммирование значений температур от двух модулей 126
4.3.2. Определение закона распределения температуры от отдельно стоящего модуля 131
Выводы по главе 4 136
Глава 5. Основные этапы разработки термооснастки 138
5-1. Этапы расчета основных параметров 138
5.2. Требования к режущему инструменту 145
5.3. Варианты исполнений термооснастки. Материалы. Область применения 146
Выводы по главе 5 154
Общие выводы 156
Список литературы
- Технологические трудности при изготовлении прецизионных деталей оболочковой формы
- Погрешности цилиндрической оболочковой заготовки от действия равномерно распределенных сил закрепления
- Связь технологического времени с процессом закрепления на термооснастке
- Зависимость увеличения размера заготовки от температуры нагрева
Введение к работе
В настоящее время возникла настоятельная тенденция к увеличению числа оболочковых деталей в конструкциях. Оболочковые детали, обеспечивая высокую прочность и плотность компоновки, находят широкое применение в самых разных отраслях промышленности и, что особенно важно, в ответственном машиностроении: самолето- и ракетостроении, криогенной технике и холодильных установках, космических и воєнно - промышленных разработках.
Одновременно с увеличением количества тонкостенных конструкций повышаются и технические требования к ним: точность формы и взаимного расположения поверхностей, точность размеров. Выполнение этих требований в ряде случаев вызывает технологические трудности, связанные с низкой жесткостью оболочковых деталей, которые необходимо решать.
Ужесточение требований к точности оболочковых деталей приводит к тому, что допуски на различные геометрические параметры достигают микрометров и долей микрометра и переводят деталь в разряд прецизионных. Для таких деталей важны все этапы изготовления, и законы технологической наследственности играют важную роль при разработке технологического процесса. Вопросами технологической наследственности занимались A.M. Дальский, А.Г. Колесников, А.М. Дмитриев, А.С. Васильев, Б.М. Базров, Ю.А. Шачнев, А.И. Кондаков, П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов и другие ученые.
Наследственные связи как повышают, так и понижают показатели качества, поэтому важно на каждом этапе изготовления прецизионных оболочковых деталей учитывать их влияние на характеристики детали. Явление технологической наследственности позволяет формировать оптимальные технологические среды и изменять свойства предмета производства в желаемом направлении, в том числе, и на жизненный цикл [5]. Одним из важнейших факторов, который влияет на качество деталей при их изготовлении, является сила закрепления заготовки в технологическом приспособлении. Значимость этого фактора для ка-
5 чества детали отмечалась еще в работах основоположников технологии машиностроения В.М. Кована, А.Б. Яхина, B.C. Корсакова, А.П. Соколовского.
Основное противоречие между процессом закрепления прецизионных оболочковых заготовок и качеством детали состоит в том, что закрепление происходит в условиях низкой жесткости заготовки. Силы закрепления для любого технологического воздействия деформируют заготовку перед механической обработкой, сборкой или контролем и вызывают погрешности. Эти погрешности формы в ряде случаев превышают допуски даже на элементы деталей нормальной точности.
Решение проблемы закрепления таких заготовок требует исследований в области технологической оснастки. Для оболочковых заготовок применяют приспособления с распределенными силами. Большая часть приспособлений для закрепления оболочковых заготовок ориентированы на равномерное распределение сил закрепления или стремящиеся к нему (множественность точек приложения силы). Считается, что равномерно распределенные силы вызывают равномерную деформацию оболочковой поверхности. Однако практика изготовления прецизионных оболочковых деталей показывает, что при равномерной нагрузке типичной является погрешность, связанная с краевым эффектом.
Встречаются детали с техническим требованиями на изготовление заданного отклонения формы оболочковой поверхности. Выполнение этих требований возможно путем создания преднамеренных искажений. Суть преднамеренных искажений состоит в создании сил закрепления, распределенных по заданному закону. В настоящее время существуют работы в области технологии машиностроения, связанные с заданным неравномерным распределением сил закрепления. Но оснастка, обеспечивающая любой заданный закон распределения, при закреплении заготовок еще не применяется на производстве и выполнение таких требований вызывает трудности. Явления, связанные с преднамеренными искажениями, рассматривались в работах Ш.М. Билика, A.M. Дальского, М.П. Новикова и других ученых.
В прецизионном машиностроении встречаются конструкции, где требуется изготовление деталей со специальным заданным отклонением профиля продольного сечения. Эти отклонения сравнимы с величиной погрешности формы. Выполнение таких технических требований так же может быть реализовано созданием технологической оснастки с заданным распределением сил закрепления.
Методической базой исследования послужили работы СП. Тимошенко и СВ. Бояршинова в области теории тонкостенных оболочек. Объект исследования - явление возникновения погрешности формы прецизионных оболочковых заготовок при закреплении для технологического воздействия. Предметом исследования является качество прецизионных оболочковых деталей по параметру отклонения формы.
В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические задачи решались с применением научных основ технологии машиностроения, общей теории цилиндрических оболочек и теории теплопроводности с элементами дифференциального и интегрального исчисления. Экспериментальные исследования проводились на разработанной оснастке с тепловым способом закрепления. Обработка данных экспериментов проводилась при помощи стандартной программы Microsoft Excel с использованием элементов математической статистики.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке технологического процесса изготовления оболочковых деталей. Расчет погрешности формы оболочковой поверхности при закреплении, рекомендации к расчету термооснастки и созданию любого заданного закона распределения сил закрепления являются важным этапом при изготовлении прецизионных оболочковых деталей.
Научной новизной работы являются: 1). Установление связи между законом распределения сил закрепления и погрешностью формы оболочковой заготовки.
7 2). Разработка метода создания сил закрепления тепловым способом с распределением по заданному закону.
3). Теоретическое и экспериментальное определение зависимостей для расчета термооснастки.
Практической ценностью работы являются: 1). Возможность уменьшать погрешность формы при закреплении оболочковых заготовок по сравнению с закреплением равномерно распределенными силами. 2). Создание любого заданного закона распределения сил закрепления. 3). Создание заданного отклонения формы оболочковой поверхности путем преднамеренного искажения обрабатываемой поверхности на этапе закрепления для технологического воздействия.
Технологические трудности при изготовлении прецизионных деталей оболочковой формы
При обработке заготовок резанием для значительного количества деталей важным является точность геометрических показателей. Но обеспечение жесткого геометрического размера не представляет таких технологических трудностей, как обеспечение точности формы и взаимного расположения поверхностей [40].
Ужесточение требований к точности прецизионных оболочковых деталей приводит к тому, что допуски на различные геометрические параметры достигают микрометров и долей микрометров. Каждое такое требование обосновано служебным назначением детали. Гибкое зубчатое колесо для волновой передачи (рис. 1.2) кроме отклонений от симметричности наружной цилиндрической поверхности относительно оси детали не более 0,0005 мм имеет требование к биению торцов относительно внутренней цилиндрической поверхности не более 0,0008 мм. Стенка на рис. 1.6, входящая в конструкцию летательного аппарата, имеет требование к отклонению профиля продольного сечения внутренней конической поверхности не более 0,005 мм.
Точность прецизионных деталей при изготовлении обеспечивается не на финишной операции. Исследования в области прецизионного машиностроения выявили закономерность технологического наследования погрешности форм и взаимного расположения поверхностей с предшествующих операций.
В работе [37] высказано утверждение, что процессы технологического наследования характерны для любого процесса изготовления детали, но для деталей нормальной точности наследственная составляющая представляет собой весьма малую часть допуска. Характерной особенностью технологического процесса изготовления прецизионных деталей является учет двух составляющих погрешности: первая характеризует выполняемую операцию, а вторая имеет наследственную природу. Эта вторая составляющая имеет устойчивый ха рактер и «с трудом поддается как ликвидации, так и уменьшению» [37]. Причем для прецизионных деталей наследственная составляющая является доминирующей, а в некоторых случаях превосходит допуск.
Технологические трудности при изготовлении оболочковых деталей связаны с тем, что в условиях низкой жесткости заготовки ее необходимо закреплять, обрабатывать и измерять. Силы закрепления для любого технологического воздействия деформируют заготовку перед механической обработкой, сборкой или контролем и вызывают погрешности. Например, для цилиндрической заготовки изменение диаметральных размеров и отклонение от цилиндрично-сти [25]. Поэтому спецификой изготовления прецизионных оболочковых деталей, по отношению к другим прецизионным деталям, является большое влияние погрешностей от сил закрепления не только на выполняемой операции, но и на предыдущих операциях, которые проявляются в качестве технологического наследования. Еще одним аспектом технологического наследования является копирование погрешностей при низкой жесткости системы. Этот случай непосредственно относится к изготовлению нежестких оболочковых деталей [34].
Для того чтобы оболочковая заготовка не деформировалась чрезмерно под действием сил резания, ее жесткость увеличивают элементами зажимного приспособления. Но силы закрепления, со своей стороны, так же вызывают деформацию оболочковой поверхности. После обработки и снятия нагрузки деформации от сил закрепления исчезают и возникают искажения геометрически правильной обработанной поверхности, которые составляют погрешность формы.
Прецизионная деталь - ниппель (рис. 1.7) применяется в конструкции летательного аппарата. Ее цилиндрическая оболочковая часть толщиной 2 мм имеет жесткие требования к точности внутреннего диаметра 0 250+0,04 . При закреплении заготовки для обработки возникают трудности с выбором технологической базы. Закрепление по наружной цилиндрической оболочковой поверхности вызовет погрешность формы заготовки от сил закрепления, а при выборе другой базы будут существенными упругие отжатия нежесткой оболочковой части ниппеля от действия сил резания.
Технологические трудности, связанные с закреплением прецизионных оболочковых заготовок, возникают не только на этапе механической обработки, но и на этапе сборки и контроля. Сборка является трудоемким процессом. В машиностроении трудоемкость сборочных операций составляет примерно 30% [10]. Для прецизионных изделий трудоемкость еще больше возрастает из-за высокой точности детали. Качество всего изделия зависит не только от качества отдельных деталей, прежде всего прецизионных, но и от качества проведения самой сборочной операции. Этого мнения также придерживаются и авторы работы [10]. Они утверждают, что к сборочным погрешностям следует, прежде всего, отнести отклонения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей сопрягаемых деталей и некачественную обработку сопрягаемых поверхностей. Эти погрешности, в основном, формируются уже на этапе механической обработки.
Для прецизионных изделий качество сборки изменяется в зависимости от сил и моментов сил и возможно большое число вариантов деформирования прецизионных поверхностей. Любое силовое воздействие на операции сборки вызывает деформации прецизионных оболочковых деталей точно так же, как и при закреплении для механической обработки. С одной стороны, нельзя представить сборку без приложения сил, а с другой - оболочковая деталь обладает низкой жесткостью и деформируется. Поэтому проблема закрепления таких деталей для сборки также является очень важной.
Погрешности цилиндрической оболочковой заготовки от действия равномерно распределенных сил закрепления
Анализ схем закрепления оболочковых заготовок показал, что распределение сил закрепления по технологической базовой поверхности заготовки приводит к уменьшению величины деформации обрабатываемой оболочковой поверхности. Равномерно распределенная нагрузка - это предельный случай распределения сил закрепления. С точки зрения технологии машиностроения задача определения погрешности формы оболочковой заготовки от равномерно распределенных сил закрепления имеет практический интерес, так как если ставится задача уменьшить погрешность формы прецизионной оболочковой детали, то применяют приспособление с равномерно распределенными силами закрепления, считая, что они вызывают так же и равномерную деформацию.
Задача определения деформации оболочковой заготовки от действия равномерно распределенных сил закрепления решается на примере круговой цилиндрической оболочковой заготовки. Причина выбора этого вида заготовки состоит в том, что ее закрепление распределенными силами по оболочковой поверхности - это самый распространенный случай в современном машиностроении. Кроме того, рассуждения и математические выводы используются и в теории оболочек, и в инженерных расчетах в качестве основы для определения прогибов образующих у заготовок с дополнительными конструктивными элементами (отверстиями [43], фланцами [4]) и для заготовок с другой геомет 54 рической формой (конические, сферические [8]). Поэтому, исследуя погрешности от сил закрепления цилиндрических оболочковых заготовок, можно говорить об исследовании класса оболочковых деталей.
С целью определения погрешности от закрепления оболочковой заготовки распределенными силами выводится уравнение прогиба упругой линии заготовки вдоль ее оси. Для вывода этой зависимости использована общая теория цилиндрической оболочки [41]. В основу математического выражения для ее прогиба положено условие равновесия, которое записывается для элемента оболочковой заготовки, на который действует перерезывающая сила Qx и изгибающий момент Мх (рис. 2.15). В общем случае условие равновесия вдоль оси х заготовки запишется: „Л Eh где w - компонент смещения элемента оболочки в направлении оси z (рис. 2.15); а- средний радиус оболочки; q - интенсивность нагрузки в направлении оси z; Е- модуль упругости материала заготовки; h— толщина оболочки; D—жесткость оболочки при изгибе:
После приложения распределенной нагрузки все точки поверхности заготовки в одном поперечном сечении совершат одно и то же радиальное перемещение. Из заготовки длиной / и толщиной стенки h двумя меридиональными сечениями выделяется элементарная полоска шириной dy (рис. 2.16). Этот элемент оболочки будет обладать свойствами, характерными для всех остальных элементарных полосок, на которые можно разбить поверхность заготовки. И, кроме того, элементарную полоску надо освободить от связей Т с соседними элементарными полосками, чтобы она стала независимым объектом.
Освобождение полоски от связей позволяет провести аналогию между элементом оболочки и полоской на упругом основании. Поэтому все выводы и математические зависимости, справедливые для полоски, также справедливы и для элемента оболочки. Итак, чтобы описать математически погрешность формы заготовки после закрепления, рассматривается погрешность формы одной элементарной полоски, а после этого результат записывается для целой заготовки.
Расчетная схема представляет собой бесконечно длинную полоску, свободно расположенную на упругом основании (рис. 2.17, а). В средней части полоски на значительном расстоянии от обоих ее концов на участке длиной / приложена равномерно распределенная нагрузка q . Наибольший прогиб полоски wmax в центре нагруженного участка (рис. 2.17, б). Расчетная схема на рис. 2.17, а соответствует технологической схеме закрепления заготовки по наружной поверхности.
Чтобы запись выражения (2.5) для погрешности формы оболочковой заготовки была более компактной, а так же для дальнейшего исследования этой зависимости примем следующие обозначения: y/{fix) = е (cos fix - sin fix) e(fix) = e -cos fix Тогда уравнение (2.5) примет вид: W = - Б М + 2о#0)). (2.6)
Отрицательный знак величины погрешности формы объясняется противоположным направлением действия нагрузки в расчетной схеме (рис. 2.17, а) и для элемента оболочки (рис. 2.15) при записи условия равновесия. Чтобы определить характер погрепшости формы заготовки, проанализируем выражение (2.5). Первая производная прогиба характеризует уклон поверхности: где p(fix) = е"А (cos fix+ sm А).
Функции ys(fix), 9{рх) и р(рх) в уравнениях (2.6) и (2.7) определяют прогиб поверхности заготовки. Так как эти функции затухающие, то для того, чтобы определить характер прогиба w достаточно знать их поведение для малых значений аргумента fix. На рис. 2.18 представлены графики этих функций. Анализ графиков показывает, что их значения стремятся к нулю при значениях аргумента близких к 5,5.
Затухание функций у/ и 9, с помощью которых описывается прогиб w поверхности заготовки, указывает на то, что вблизи края заготовки возникает большая деформация. Постепенно она уменьшается по модулю и в средней части достигает определенного постоянного значения.
Связь технологического времени с процессом закрепления на термооснастке
Переменное температурное поле может быть использовано не только для уменьшения погрешности формы вблизи краев, фланцев, отверстий, вырезов, где возникают повышенные погрешности при равномерно распределенных силах закрепления. Специально оговоренное отклонение формы оболочковой детали в осевом или, как у детали на рис. 2.10, в поперечном сечении, также может быть получена при помощи оснастки с тепловым способом закрепления.
Тепловой способ создания изменяющейся силы закрепления расширяет возможности использования разрабатываемой оснастки. Зоны с разной температурой нагрева конструктивно можно создать при помогли ряда элементов, которые нагреваются. Таких нагревательных элементов может быть несколько. Разная температура их нагрева будет создавать зоны с разной температурой. Такой принцип закрепления в приспособлении с тепловым способом закрепления дает возможность разработать оснастку с любым заданным законом распределения сил закрепления в зависимости от поставленной технологической задачи.
Прежде всего, необходимо адаптировать принятые расчетные схемы к условиям технологического процесса и к условиям, принятым для тепловых расчетов. Зависимость погрешности формы цилиндрической оболочковой заготов ки от закона распределения температуры, приведенная в п. 2.4, отражает принципиальный теоретический случай создания температурного поля, изменяющегося вдоль оси заготовки. Расчет основан на том, что перепад температуры происходит резко, «скачком», т. е. расположение областей с разной температурой однозначно определяется сечениями (с одной стороны сечения одна температура, с другой стороны - другая). Такое температурное поле при закреплении заготовки создать невозможно. Любое изменение температуры будет происходить постепенно. Поэтому, определив принцип уменьшения погрешности формы заготовки путем создания разницы температуры края и средней части, следует рассматривать температурное поле, приближенное к реальным условиям нагрева.
Методика расчета оснастки с любым заданным законом распределения сил закрепления описывает не только закон распределения температуры по поверхности заготовки, но и включает в себя оценку технологического времени: время нагревания, необходимое для закрепления, и время остывания для раскрепления. Технологическое время будет зависеть от скорости изменения температуры. Эта зависимость однозначно позволит определить интервал, в течение которого силы закрепления будут распределяться по заданному закону.
Зависимость температуры заготовки от координаты и времени можно получить при решении дифференциального уравнения теплопроводности, которое используется для описания всех тепловых процессов [22]: где t = t[x,T) - температура в точке с координатой х в момент времени т , (координата х отсчитывается от источника тепла); с - теплоемкость единицы массы материала заготовки (удельная теплоемкость); р - плотность материала; Л - коэффициент теплопроводности; f0 - плотность теплового потока: где wT - производительность источника тепла (количество выделяемого тепла Дж в единицу времени в единице объема тела заготовки, —з— )J СР — теплоемки с кость единицы длины.
Дифференциальное уравнение теплопроводности (ЗЛО) дополняется начальными и граничными условиями. Начальные условия характеризуют распределение температуры t в заготовке в начальный момент времени т = 0 . Примем, что температура заготовки перед началом технологического воздействия равномерна и равна температуре окружающей среды: t(x,0) = tQ.
Граничные условия определяют взаимодействие заготовки с окружающей средой. В поставленной технологической задаче поверхность заготовки не имеет теплоизоляции, поэтому часть тепла через наружную и внутреннюю цилиндрические поверхности передается окружающей среде. Потерянное технологической системой тепло вычисляется по закону Ньютона: количество тепла qn, передаваемое в единицу времени с единицы поверхности в окружающую среду, прямо пропорционально разности температур поверхности тела t и окружающей среды о: &M = r [ W- o], (3.12) где ат - коэффициент теплоотдачи.
Граничные условия выражают закон сохранения энергии: количество отданного с поверхности заготовки тепла равно количеству тепла, которое подводится источником в единицу времени через единицу площади поверхности путем теплопроводности:
Зависимость увеличения размера заготовки от температуры нагрева
Одним из основных теоретических положений, требующих экспериментального подтверждения, является возникновение большего увеличения радиуса заготовки на краю при закреплении в термооснастке. Кроме того, методика расчета термооснастки предполагает содержание зависимости увеличения радиуса заготовки от температуры нагрева.
Эксперимент проводился при закреплении заготовки на латунной и на стальной оправках. Диаметр заготовки измерялся в двух сечениях - в средней части и на краю при строгой радиальной ориентации оправки и заготовки. Измерения проводились микрометром с ценой деления 1 мкм. В начальный момент времени при температуре окружающей среды были измерены диаметры в средней части и на краю. Затем в процессе трех последовательно проводимых нагревов с последующим остыванием проводились замеры диаметров, и фиксировалась температура поверхности заготовки. Результаты измерения заносились в протокол, представленный в табл. 1.
Экспериментальные данные представлены в виде зависимости увеличения w размера заготовки в средней части и на краю от температуры t нагрева для заготовки на стальной оправке (рис. 4.4) и на латунной (рис. 4.5). Результаты замеров отмечены на графиках точками. При помощи стандартного программ ного обеспечения Microsoft Windows проводилась аппроксимация результатов: точки со значительным отклонением результатов от большинства полученных, исключались, и проводилась линия так, чтобы с обеих сторон ее оказалось рав ное количество точек результатов измерения на равных расстояниях от этой линии. Для этого эксперимента полученной линией оказалась прямая. Для стальной оправки зависимость увеличения радиуса от температуры нагрева для края: wKp = 0,4209ґ-9,2176; (4.1) для средней части: wcp = 0,4009ґ - 9,3581. (4.2) Свободный член в этой зависимости связан с температурой окружающей среды. Заменяя температуру t поверхности заготовки на температуру At нагрева относительно температуры окружающей среды, выражения (4.1) и (4.2) запишутся: wKp = 0A2-At ;wcp=0,4-A?. (4.3)
Соответствующее выражение для оправки из латуни: wKp = 0,51 At ; wcp = 0,47 At . (4.4) Теоретическая зависимость увеличения радиуса заготовки [выражение (3.9)]: w = a-a-At-(2 + e /k-cosj3x), (4.5) где а — величина среднего радиуса заготовки; а - коэффициент линейного температурного расширения материала заготовки; А? - температура нагрева поверхности заготовки. данным для средней части заготовки. Для среднего радиуса а = 25-10 мкм и коэффициента линейного температурного расширения « = 12-10 — оно примет вид: w = 0,3t,
Теоретические результаты отличаются от экспериментальных на 26%. Причина полученной погрешности состоит в следующем. Зависимость (4.5) не учитывает в явном виде толщину стенок оправки и заготовки. Толщина стенок учитывается только при определении температуры нагрева заготовки и оправки для погашения сборочного зазора и создания натяга [выражение (3.6)]. А эта температура устанавливает связь между сборочным зазором Асб, натягом 8 и силой Q закрепления [выражение (3.9) и выражение (2.14)]. Кроме того, как будет показано ниже, малый сборочный зазор между оправкой и заготовкой является причиной использования в расчетах не величины сборочного зазора, а погрешности формы сопрягаемых поверхностей.
Таким образом, полученная ошибка появляется из-за неадекватности принятой расчетной схемы реальным условиям проведения эксперимента. Изменение схемы расчета, как было обосновано выше, представляется сложным и значительно увеличит трудоемкость теоретических расчетов. Поэтому методика расчета термооснастки будет содержать поправочные коэффициенты, учитывающие несовершенство теоретической схемы.
Сравнительный анализ зависимостей увеличения радиуса заготовки на краю относительно средней части показывает, что явление краевого эффекта возникает при закреплении заготовки равномерно распределенными силами. Согласно теоретическим расчетам [выражение (4.5)], увеличение радиуса на краю в 1,5 раза больше, чем в средней части. Экспериментальные зависимости (4.3) и (4.4) устанавливают разницу прогибов для оправки из латуни в 1,085 раза, а для сталив 1,05 раза.
Разница между теоретическими и экспериментальными результатами возникает из-за того, что при теоретических расчетах принимался ряд допущений.
Одним из наиболее существенных для данного случая является одинаковая температура нагрева оправки и заготовки. Однако это не соответствует полученным результатам. Измерение температуры поверхности заготовки вблизи модуля и поверхности оправки при равных условиях показали, что различие может составлять десятки градусов. Это свидетельствует о том, что механизм передачи теплоты в средней части заготовки и на ее краю будет отличаться. У края заготовки, где поверхность оправки непосредственно соприкасается с окружающей средой, коэффициент теплоотдачи будет больше, чем для средней части заготовки. Тогда часть тепла от заготовки будет отводиться через оправку в окружающую среду, и, относительно теоретических расчетов, температура края заготовки будет ниже. При этом расширение заготовки будет меньше.
Расчет величины краевого эффекта по полученным экспериментальным за висимостям, к примеру, для оправки из латуни, дает следующие результаты. Увеличение радиуса заготовки в средней части wcp = 0,51 At = 0,51 90 = 45,9мкм , а на краю wKp = 0,47-At = 0,47-90 = 42,3мкм . Согласно теоретическим расчетам, увеличение радиуса на краю больше в 1,5 раза, т.е. wKp = 63,45мкм . Результаты проведенного эксперимента позволяют сделать важные практические выводы: 1. Явление краевого эффекта действительно возникает при закреплении заготовки равномерно распределенными силами. 2. Больший коэффициент теплоотдачи у края заготовки позволяет при равномерном нагреве оснастки уменьшить величину погрешности формы на краю, а так же у отверстий и вырезов без дополнительных технологических и конструктивных решений.
