Введение к работе
Актуальность темы. Современный уровень развития машиностроения предъявляет высокие требования к оборудованию и оснастке для изготовления деталей машин, к их качеству и внешнему виду, которые в значительной мере определяются отделочными операциями. На предприятиях машиностроительной и приборостроительной промышленности трудоемкость этих операций составляет 10...25 % от общей трудоемкости изготовления детали.
Для выполнения отделочно-зачистных операций на предприятиях используются два основных типа машин. Первый тип - стационарные машины для объемной обработки большого количества деталей небольших размеров, и второй тип - ручной механизированный инструмент с вращательным движением для обработки поверхностей крупногабаритных деталей. Недостатком первого типа машин является невозможность выполнять размерную обработку деталей, а недостатком второго - интенсивное загрязнение окружающей среды пылевидными отходами обработки. Наибольшее распространение получили машины с электрическим приводом, применение которого во взры-вопожароопасных производствах не рекомендуется. Не имеющий такого недостатка пневматический привод используется редко. Указанные выше ограничения в использовании известных машин для выполнения отделочно-зачистных операций определены Международным стандартом OHSAS 18001:1999 «Системы менеджмента здоровья и безопасности на производстве».
Перспективным способом отделочно-зачистной обработки деталей машин является виброабразивная обработка. Интерес к виброабразивной обработке объясняется ее широкими технологическими возможностями, простотой конструкции машин и высокой производительностью процесса. Причинами, которые сдерживают внедрение таких машин в производство, являются ограниченность сведений о простых, надежных и безопасных вибрационных приводах, отсутствие сведений о возможности выполнения размерной обработки деталей и риск загрязнения окружающей среды пылевидными отходами обработки.
Таким образом, исследования в направлении разработки новых машин с пневматическим вибрационным приводом для отделочно-зачистной обработки деталей актуальны.
Цель работы - научное обоснование проектирования машин с пневматическим вибрационным приводом для отделочно-зачистной обработки с расширением функциональных возможностей и повышением промышленной и экологической безопасности их применения.
Направления исследования: 1. Разработать и исследовать пневматическую шлифовальную машину для
ручной виброаСразивной Ьбрабог*ЦШММ}Я»1*»11ей деталей, коториЯ одновременно с обработкой об гспечМ1Л*$И&яие пили:
определить геометрические параметры проточной части вибрационного привода пневматической шлифовальной машины, при которых обеспечиваются максимальные частота и амплитуда вибрации;
определить геометрические параметры проточной части эжектора пневматической шлифовальной машины, при которых обеспечивается максимальная производительность удаления отходов обработки.
-
Составить математическую модель машины для ручной виброабразивной обработки с пневматическим вибрационным приводом, которая позволит установить зависимость амплитуды и частоты вибрации от основных геометрических и энергетических параметров машины.
-
Составить математическую модель процесса функционирования машины с пневматическим вибрационным приводом для инерционной виброабразивной обработки, которая позволит определить необходимые для практической реализации этого процесса частоту и амплитуду вибрации.
-
Выполнить экспериментальные исследования и получить данные, необходимые при проектировании пневматического вибрационного привода машины для инерционной виброабразивной обработки деталей и обоснования возможности выполнения на такой машине размерной обработки деталей.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования выполнены на основе теоретических положений классической механики, методов математического моделирования, аналитических методов и средств вычислительной техники, методов математического анализа, дифференциального и интегрального исчисления.
Экспериментальные исследования базируются на использовании современного оборудования и средств измерительной техники в лабораторных условиях на специально разработанных экспериментальных установках. Обработка полученных результатов проводилась с использованием методов математической статистики средствами вычислительной техники.
На защиту выносятся:
-
Научно обоснованная методика проектирования пневматической шлифовальной машины для ручной виброабразивной обработки поверхностей деталей, в которой совмещены функции обработки и удаления пыли, результаты ее экспериментального и теоретического исследования.
-
Результаты экспериментального и теоретического исследования машины для инерционной виброабразивной обработки поверхностей деталей на отделочно-зачистных операциях с пневматическим вибрационным приводом, которая обеспечивает возможность выполнения размерной обработки деталей.
Научная новизна состоит: в результатах экспериментального исследования пневматической шлифовальной машины для ручной виброабразивной обработки, позволяю-
5
щих определить рациональные параметры вибрационного
привода и эжектора, при которых обеспечиваются максимальная эффективность обработки деталей и удаления пыли;
в математической модели машины для ручной виброабразивной обработки с пневматическим вибрационным приводом позволяющей установить зависимость амплитуды и частоты вибрации от основных параметров машины;
в математической модели процесса функционирования машины с пневматическим вибрационным приводом для инерционной виброабразивной обработки, позволяющей определить необходимые для реализации этого процесса амплитуду и частоту вибрации;
в обосновании возможности выполнения размерной обработки деталей с применением машины с пневматическим вибрационным приводом для инерционной виброабразивной обработки и экспериментальных данных, необходимых при проектировании вибрационного привода такой машины. Достоверность результатов подтверждается корректностью разработанных математических моделей, обоснованностью используемых теоретических зависимостей и принятых допущений, использованием известных положений фундаментальных наук, сходимостью теоретических исследований с экспериментальными данными.
Практическая ценность и реализация работы. Созданы экспериментальные образцы и разработана техническая документация на ручную механизированную машину с пневматическим вибрационным приводом для от-делочно-зачистной обработки поверхностей деталей и на машину для инерционной виброабразивной обработки поверхностей деталей на отделочно-зачистных операциях. Разработана методика проектирования таких машин и рекомендации по технологическим приемам работы с ними.
Ручная пневматическая шлифовальная машина внедрена на операции окончательной обработки поверхностей деревянных изделий с использованием абразивных шкурок в ОАО «Боткинская промышленная компания», машина для инерционного виброшлифования предложена к внедрению на операции по снятию заусенцев с плоских зубчатых колес после зубофрезерова-ния на ФГУП "Боткинский завод", а также результаты диссертационной работы используются при чтении лекций по дисциплинам «Теоретическая механика» и «Безопасность жизнедеятельности» в Боткинском филиале ИжГТУ.
Апробация. Результаты исследований доложены на V-ой Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 19-20 февраля 2002г.); на научно - методической конференции, посвященной 50-летию ИжГТУ (Воткинск, март, 2002г.); на П-ой Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в машиностроении» (Пенза, октябрь 2002г.); на научно-технической конференции с международным участием «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 29-30 мая, 2003г.); на Международной научно-
технической конференции «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (Волжский, 8-14 сентября 2003 г.); на научно-технической конференции, посвященной 50-летию Боткинского филиала ИжГТУ (Воткинск, 9-Ю декабря, 2003); на Всероссийской научно-практической конференции "Технологическое обеспечение качества машин и приборов" (Пенза, 12-13 марта, 2004), международная научно-техническая конференция «Процессы абразивной обработки, абразивные инструменты и материалы» (Волжский, 6-12 сентября 2004 г.), на семинарах кафедры «Технология машиностроения и приборостроения» Боткинского филиала ИжГТУ в 2002,2003,2004 годах.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 11 печатных работах.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 114 наименований. Работа изложена на 143 листах машинописного текста, содержит 27 рисунков, 12 таблиц.
