Правка маложестких цилиндрических деталей стесненным сжатием

• Автор: Бубнов, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 137 с. : ил.

1. ИСКРИВЛЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И СПОСОБЫ

ИХ ПРАВКИ
1.1. Причины искажения прямолинейной геометрической формы маложестких цилиндрических деталей
1.2. Влияние операции правки изделий на напряженное состояние и механические свойства металла

1.3. Влияние остаточных напряжений на работоспособность цилиндрических деталей

1.4. Способы и устройства для правки деталей типа валов

1.5. Выводы, цель и задачи работы

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРАВКИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ СТЕСНЁННЫМ СЖАТИЕМ

2.1. Основы способа правки деталей стеснённым сжатием

2.2. Расчетная модель процесса правки

2.3. Упругая разгрузка после правки
2.4. Расчет остаточных напряжений
2.5. Оценка устойчивости валов при стесненном сжатии
2.6. Структура расчета напряженно - деформированного состояния
2.7. Результаты численного расчета напряжений и деформаций
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЫПРАВЛЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ
3.1. Технологические показатели процесса правки
3.2. Исследование остаточных напряжений и механических свойств упрочненных деталей
3.3. Анализ численных и экспериментальных результатов правки
Выводы

4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Разработка технологической оснастки для правки цилиндрических деталей стесненным сжатием
4.2. Рекомендации по снижению трения в зонах контакта
4.3. Проектирование автоматизированного устройства для контроля и сортировки цилиндрических деталей
4.4. Разработка технологии правки цилиндрических деталей стеснённым сжатием и рекомендации по внедрению результатов исследования
Выводы
Общие выводы по работе
Список литературы
Приложение
Приложение

В России ежегодно изготавливают сотни тысяч цилиндрических деталей, типа валов, осей, направляющих, штанг, штоков, значительная часть которых относится к маложестким изделиям. При изготовлении таких деталей постоянно повышаются требования к их качеству, надежности и долговечности и другим показателям, от которых зависит работоспособность машин в целом.
В процессе изготовления деталей машин (механообработка, отделочно-упрочняющие процессы, термообработка и др.), а так же при сборке и монтаже возникают остаточные напряжения, которые чаще всего отрицательно сказываются на работоспособности изделий машиностроения.
Исследование причин искривления маложестких цилиндрических деталей показало, что при их изготовлении возникают остаточные деформации в большинстве случаев превышающие существующие допуски на геометрические размеры. Наиболее распространены деформации изгиба (отклонения от прямолинейности оси) и коробление. Иногда процент брака по этим параметрам в опытной партии изделий доходит до 50%. Для обеспечения прямолинейности цилиндрических деталей в технологический процесс их изготовления вводят операции правки.
Правка маложестких деталей - это сложный и трудоемкий процесс, требующий до 20% затрат труда от общей трудоемкости изготовления изделия. При изготовлении нежестких деталей типа валов и осей с отношением длины к диаметру более 8-10, в технологический процесс изготовления обычно включают несколько операций правки.
Традиционным способом восстановления формы цилиндрических деталей является механическая правка. Большой вклад в развитие теории и технологии правки цилиндрических изделий внесли отечественные и зарубежные учёные: Я.Д. Вишняков, A.C. Донсков, В.Н. Емельянов, О.Ю. Коцюбинский,
В.Н. Кузьминцев, В.Г. Мураткин, В.Г Подпоркин, Г.С. Ракошиц, В.Л. Сахнен-ко, Ю.А. Семененко, А.З. Слоним, A.JI. Сонин, Н.П. Щапов, E. Albert, G. Schleinzer и другие.

Рис. 2.10. Геометрическая модель при правке деталей стесненным сжатием:
1 - нижняя призма, 2- верхняя призма, 3 - цилиндрическая деталь
Рассмотрим построение расчетной модели процесса правки цилиндрической детали стесненным сжатием. Конечноэлементная (КЭ) модель (D=16 мм, L=350 мм) содержит 1082 элементов и 960 узлов (рис. 2.11). Топология сетки (количество узлов и их связи) в ходе решения задачи сохраняется неизменной.
Учет физико - механических свойств материала проводили следующим образом: механические характеристики материала модели цилиндрической детали и призмы задаются с помощью команды Model, Material. В появившемся окне вводили следующие характеристики для детали сталь 30 и для призмы сталь 40Х: Е - модуль упругости материала; G - модуль сдвига; От - предел текучести материала при растяжении, сжатии и сдвиге; р - плотность материала; v - коэффициент Пуассона
При правке стесненным сжатием детали использованы напряжения превышающие предел текучести материала детали. Таким образом, для численного расчета НДС изделия тип материала моделей принят пластическим.
При формировании КЭ сетки детали и призмы первоначально задавали свойства конечных элементов, которые будут использованы в расчетной моде-