Повышение эффективности протягивания на основе оптимизации конструкции инструмента путем математического моделирования

• Автор: Крутякова, Маргарита Викторовна
• Шифр специальности: 05.03.01, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 284 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТЯЖНОГО

ИНСТРУМЕНТА.

1.1.Краткая характеристика протяжной операции

1.2.0бзор существующих схем резания и конструкций

протяжек

1.3. Анализ вариантов проектирования протяжного

инструмента..

1.4.0бзор работ в области исследования напряженнодеформированного состояния зубьев протяжки

1.5.Выводы по обзору.

1.6.Цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИЧИННО
СЛЕДСТВЕННЫХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРОТЯЖЕК.
2.1.Формирование системы параметров конструктивных элементов протяжки
2.2.Моделирование исходных данных для проектирования протяжного инструмента
2.3.Моделирование влияния параметров протяжки на длину рабочей части инструмента.
2.4. Выводы но главе.
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОТЯЖКИ.
3.1.Формирование модели деформированного состояния
протяжки.
3.1.1 .Основные положения метода конечных элементов
3.1.1.1 .Решение двухмерной задачи упругости
3.1.1.2.Решение трехмерной задачи упругости.
3.1.2.Выбор варианта разбиения исследуемого сечения на элементы.
3.2.Упругие деформации зубьев протяжек.
3.2.1. Упругие деформации зубьев протяжек при врезании их в заготовку.
3.2.2. Упруые деформации зубьев протяжек в процессе резания.
З.З.Осевые и радиальные перемещения элементов режущей кромки зубьев.л.
3.4.Аналитические исследования объемного
деформированного состояния протяжки.
3.4.1.Влияние стружкоделительных элементов на деформацию зубьев при протягивании.
3.4.2.Упругис деформации зубьев при нагружении режущих кромок на отдельных участках
3.5.Выводы по главе
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОТЯЖНОГО ИНСТРУМЕНТА.
4.1.Выбор критерия оптимизации для оценки эффективности конструкций протяжек. Целевые функции.
4.2.Система ограничений, накладываемых на основные геометрические, конструктивные и эксплуатационные параметры протяжки
4.3.Реализация математической оптимизационной модели
протяжки численным методом динамического программирования
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОТЯЖЕК
5.1 .Расчет круглых протяжек
5.1.1 .Расчет переходной части.
5.1.2.Расчет чистовой части
5.1.3.Расчет калибрующей части.
5.1.4.Расчет черновой части
5.1.5.Расчет общей длины протяжки
5.2.Расчет шлицевых протяжек
5.2.1.Расчет переходной части лшогошлицсвой
протяжки.
5.2.2.Расчет чистовой части многошлицевой протяжки.
5.2.3.Расчет калибрующей части многошлицевой протяжки.
5.2.4.Методика проектирования многошлицевых протяжек.
5.3 Выводы по главе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Исходная круглая форма таких протяжек позволяет: затачивать на дуговых участках ее режущих зубьев^ положительные передние углы; получать максимально возможную площадь поперечного сечения стержня протяжки, а следовательно, увеличивать прочность протяжки; уменьшать длину протяжки или снижать число протяжек в комплекте благодаря постоянному сечению стружек, срезаемых отдельными режущими зубьями протяжки; изменять толщину срезаемого слоя так, чтобы режущие зубья с бол се короткими режущими лезвиями имели большую толщину срезаемого слоя. Это дает возможность сократить число режущих зубьев и длину протяжки. Чаще всего генераторную схему применяют при обработке различных фасонных поверхностей. Недостатком генераторной схемы резания является то, что при работе протяжками но этой схеме резания профиль изделия получается менее точным, чем при работе протяжками, работающими по профильной схеме. Поэтому для получения точных фасонных профилей необходимо последние зубья протяжек выполнять по профильной схеме резания. Прогрессивная (групповая) схема резания предусматривает срезание припуска до получения заданного контура изделия секциями зубьев (см. Вес зубья одной секции имеют одинаковый диаметр или высоту и каждый из них обрабатывает только определенный участок профиля. В этом случае, несмотря на то что зубья в секциях могут иметь разные диаметры в пределах допуска, последние зубья секций срезают металл только с предназначенных им участков. На границах режущих участков с разделительными устройствами образуются переходные кромки. Применение прогрессивной схемы позволяет уменьшить количество режущих зубьев и длину протяжки за счет увеличения толщины срезаемого слоя. Разновидностью прогрессивной схемы резания являются шахматная, многогранная и переменная схемы резания (рис. У протяжек, работающих по переменной и мио1 игранной схемам резания, разделение режущих участков производится радиусными выкружками или прямолинейными скосами (лысками), образующими в поперечном сечении зуба многогранник. Шахматная схема резания предназначена для обработки круглых отверстий. Черновые секции протяжки состоят из двух и более зубьев со шлицевыми выступами. Последние зубья каждой секции имеют круглую форму с заниженным диаметром на 0,*0, мм по сравнению с диаметров черновых зубьев, для того чтобы чистовой зуб срезал только предназначенную для него часть металла. Протяжки, выполненные с зубьями, расположенными по прогрессивношахматному варианту, могут работать с повышенными подачами, причем при уменьшенной длине протяжек. Недостатком таких протяжек является то. Кроме того при шагах зубьев менее мм возможно подрезание соседнего зуба при шлифовании шлицевых выступов. Круглые протяжки с прогрессивным срезанием стружки, предложенные П. П.Юнкиным (рис. З . Зз 2з. Зз. Рис. П.П. Юнкшіа; с - прогрессивная схема Д. К.Маргулиса. На рис. Количество режущих выступов на каждом зубце и число зубьев в секциях сотавляст от 3 до 6. Прогрессивную схему резания П. ПЛОнкина в настоящее время применяют в основном при протягивании шпоночных пазов. Черновые секции протяжки, работающей по этой схеме резания, состоят из двух зубьев (рис. Первые зубья секций имеют на шлицах главную режущую кромку длиной, равной половине ширины шлица и более. Переходные кромки ОО’ и п 'п выполняют в виде фаски, затылованной иод углом °, что приводит к повышению стойкости зуба протяжки. Вторые зубья секций имеют режущую кромку по всей ширине шлица ОО’ диаметром, уменьшенным на 0. Ю. мм но сравнению с диаметром первых зубьев секций. Вследствие этого они срезают только металл, оставшийся на уголках. Условия работы вторых зубьев, срезающих металл в углах паза, менее благоприятны, так как вспомогательные режущие кромки не имеют заднего угла (а/=б/°) и в этих местах происходит отрыв металла, что может вызвать при больших толщинах срезаемого слоя ухудшение поверхности детали. Наличие фасок шириной 0,6-Ю,8 мм для сохранения ширины паза ухудшает условия резания. Схему переменного резания используют при обработке отверстий. В этом случае разделение работы между зубьями секции осуществляется помощью широких затылованных выкружек, образованных периферией шлифовального круга. Рис. Форма зубьев круглых протяжек, выполненных по прогрессивной схеме П. П.Юнкина - поперечное сечение стружки, срезаемой каждым зубом секции.