Повышение эффективности центробежно-планетарной отделочно-упрочняющей обработки деталей

• Автор: Нестеров, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 273 с. : ил.

Содержание

Основные условные обозначения, принятые в работе

ВВЕДЕНИЕ
1 Обзор методов отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностно-пластическим деформированием

1.1 Обзор способов ОУО ППД с жесткой системой СПИД

1.2 Анализ способов ОУО ППД с полужесткой системой СПИД

1.3 Объемные способы ОУО ППД

1.3.1 Гравитационная упрочняющая обработка

1.3.2 Струйные способы упрочнения

1.3.3 Вибрационная отделочно-упрочняющая обработка

1.3.4 Центробежно-ротационная отделочно-упрочняющая обработка
1.3.5 Отделочно-упрочняющая обработка в контейнерах с планетарным вращением
Цель и задачи исследований
2 Теоретическое исследование формирования массива уплотненной загрузки
2.1 Сущность и характеристика особенностей процесса ЦПОУО
2.2 Кинематические характеристики движения частиц рабочей загрузки
2.2.1 Характеристики исходных параметров рабочей загрузки
2.2.2 Кинематические характеристики частиц рабочей загрузки в твердотельной зоне.
2.2.3 Кинематические характеристики частиц рабочей загрузки в зоне полета
2.2.4 Кинематические характеристики частиц рабочей загрузки в переходной зоне
взаимодействия слоев твердотельной зоны и зоны летящих шариков
2.3 Динамические характеристики массива рабочей загрузки
2.4 Моделирование поведения рабочей загрузки в контейнерах с планетарным
вращением
Выводы
3 Моделирование формирования поверхностного слоя обрабатываемой детали
3.1 Моделирование контактного взаимодействия частиц рабочей среды и поверхности
детали
3.1.1 Модель безударного взаимодействия рабочих тел и поверхности детали при каскадном режиме движении рабочей загрузки
3.1.1.1 Взаимодействие рабочих тел и поверхности детали внутри скользящего слоя
3.1.1.2 Модель взаимодействия рабочих тел и поверхностей деталей в конце скользящего слоя
3.1.2 Модель ударного взаимодействия рабочих тел и поверхности детали при водопадном режиме движении рабочей загрузки
3.1.3 Изменение размеров отпечатка в результате повторных взаимодействий
3.2 Определение предельного количества ударов шариков по точке обрабатываемой
поверхности
3.3 Толщина поверхностно-упрочненного слоя
3.4 Определение среднего - арифметического отклонения профиля установившейся
шероховатости
3.5 Определение продолжительности ЦПОУО
3.6 Оптимизация процесса объемной отделочно-упрочняющей обработки поверхностнопластическим деформированием в контейнерах с планетарным вращением
Выводы
4 Экспериментальные исследования Влияния технологических факторов на качественные характеристики ЦПОУО
4.1 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАЬ1ИЙ
4.1.1 Технологическое оборудование
4.1.2 Приборы для проведения исследований
4.1.3 Исследуемые материалы и образцы
4.1.4 Рабочие среды и технологические жидкости
4.1.5 Методика исследования распределения микротвердости и структуры
поверхностного слоя
4.1.6 Методика исследования распределения остаточных напряжений по глубине
поверхностного слоя
4.1.7 Методика измерения радиусов закругления кромок
4.1.8 Методика измерения усталостной прочности
4.1.9 Методика обработки результатов экспериментов
4.2 Исследование формирования шероховатости поверхности
4.3 Исследование точностных параметров ЦПОУО
4.4 Исследование формирования упрочненного слоя обработанной поверхности
4.5 Распределение остаточных напряжений в поверхностных слоях
4.6 Исследование влияния технологических факторов на усталостную прочность
Выводы
5 Практическая реализация и технико-экономическая эффективность объемной Центробежнопланетарной отделочно-упрочняющей обрабоки
5.1 Область применения технологии ЦПОУО
5.2 Промышленное технологическое оборудование для реализации технологии
ЦПОУО
5.3 Рекомендации по выбору технологических режимов обработки
5.4 Технико-экономическая эффективность внедрения технологии объемной ЦПОУО
Выводы
Общие выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ И
ПРИЛОЖЕНИЕ К
ПРИЛОЖЕНИЕ Л

Основные условные обозначения, принятые в работе
ВиМТО - вибрационная механо-термическая обработка;
ВОУО - вибрационная отделочно-упрочняющая обработка;
Г- гамма функция;
Г ДУ - гидродробеметный упрочнение;
ДМУ - дробеметное упрочнение;
ИВС - информационно-вычислительная система;
ОУО - отделочно-упрочняющая обработка;
ООУО - объемная отделочно-упрочняющая обработка;
ПАВ - поверхностно-активное вещество;
ПДУ - пневмодробеструйное упрочнение;
ППД - поверхностно-пластическое деформирование;
СОТС - смазочно—охлаждающая технологическая среда;
СПИД - станок-приспособление-инструмент—деталь;
УМШ — упрочнение микрошариками;
ЦРОУО— центробежно-ротационная отделочно-упрочняющая обработка; ЦПО - центробежно-планетарная обработка;
ЦПОУО - центробежно-планетарная отделочно-упрочняющая обработка;
а к - кориолисово ускорение частицы рабочей среды от вращения контейнера с угловыми скоростями Ю 1,(02;
ах_ большая сторона обрабатываемого тела прямоугольной формы;
- ускорение частицы рабочей среды от вращения контейнера вокруг водила со скоростью сор
Яц2 — ускорение частицы рабочей среды от вращения контейнера вокруг собственной ОСИ СО скоростью СОг;
a, _ускорение слоя твердотельной зоны, вызванное силой Гу,
В - коэффициент, характеризующие контактные напряжения на выступах неровностей;
Ь - параметры опорной кривой неровностей поверхности обрабатываемой детали;
Ьт - меньшая сторона обрабатываемого тела прямоугольной формы;
b, — Г" коэффициент полиномиальной математической модели;
|Д6,| доверительный интервал г 'Г0 коэффициента полиномиальной математической модели;
с - коэффициент стеснения (повышения несущей способности), зависящий от формы деформирующего элемента, учитывающий сложное напряженное состояние, затрудняющее переход от упругих деформаций к пластическим, вследствие возникновения дополнительных напряжений, действующих в перпендикулярных направлениях;
Потп - ширина отпечатка от контакта обрабатываемой детали и шарика;

Цель и задачи исследований
Анализ литературных данных и результатов предварительных исследований показали, что для ОУО определяющее значение имееют процессы контактного взаимодействия в системе деталь-инструмент-среда. Взаимодействиями можно управлять, варьируя входными параметрами технической системы ОУО. Входные параметры зависят от системы технологического обеспечения, реализующей тот или иной способ ОУО, они же определяют и входные показатели процесса, такие как производительность обработки, качество поверхностей деталей и др. Основными объектами ОУО являются деталь, инструмент, среда, которые при реализации кинематики выбранного метода обработки обеспечивают достижение цели отделочно-упрочняющей операции.
Однако отсутствие достоверной информации о явлениях, происходящих в зоне контактного взаимодействия, средствах управления процессами ОУО, затрудняет оптимизацию технологических режимов и достижение требуемого качества.
На основании выполненного аналитического обзора наиболее перспективной для обработки деталей со сложной конфигурацией рабочих поверхностей представляется метод объемной ОУО.
Наименее изученной является ОУО в контейнерах с планетарным вращением. Новый способ обработки [1] позволяет механизировать процесс ОУО и создает предпосылки для управления механизмом формирования поверхностного слоя, обладает широкими технологическими возможностями.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологии ЦПОУО на основе моделирования динамики процесса для достижения заданных качественных характеристик поверхностного слоя.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: