Автоматизация технологического процесса механической обработки и контроля оболочек двойной кривизны из керамических материалов : на примере головного антенного обтекателя летательного аппарата

• Автор: Королев, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Введение
1 Анализ научнотехнической литературы по проблемам механической обработки деталей из керамических материалов

1.1 Обзор керамических материалов.

1.2 Технологический процесс изготовления изделий

из керамических материалов.

1.3 Обработка керамических материалов

1.3.1 Инструментальные материалы для обработки

тврдых материалов.

1.3.2 Виды механической обработки керамических материалов

1.3.2.1 Абразивная обработка.

1.3.2.2 Лезвийная обработка

1.3.3 Смазочноохлаждающие жидкости СОЖ, применяемые при обработке керамических материалов
1.3.4 Выводы
1.4 Методы и средства контроля качества поверхности детали из керамических материалов. Критерии качества.
1.5 Абразивно алмазная обработка фасонных поверхностей.
1.5.1 Обработка по копирам
1.5.2 Обработка деталей сложной формы на станках с ЧГТУ.
1.6 Автоматизация производства с применением гибких производственных модулей и информационных технологий.
1.7 Геометрия формы головного обтекателя летательного аппарата
1.8. Выводы
2 Разработка методики создания многоуровневой конструкторскотехнологической модели детали типа оболочка вращения
2.1 Общие положения многоуровневой модели.
2.2 Методика проектирования конструкторской теоретической модели детали типа оболочка вращения
2.3 Основные этапы, техническое и программное обеспечение для создания измеряемой модели детали типа оболочка вращения
2.3.1 Анализ существующих методов измерения и контроля геометрии формы обтекателя Л А
2.3.2 Разработка метода контроля и измерения действительных размеров наружной поверхности детали типа оболочка вращения.
2.3.3 Создание методики первичной настройки и периодической поверки установки активного контроля геометрии наружного контура оболочки.
2.3.4 Разработка метода контроля профиля режущей кромки шлифовального круга и расчета коррекции траектории движения инструмента.
2.4 Методика проектирования технологической модели детали типа оболочка вращения.
2.4.1 Создание САМ системы. Разработка САПР управляющих программ
2.4.1.1 Проектирование постпроцессоров
2.4.1.2 Создание методики проектирования УП для управления перемещением по 3м координатам.
2.4.1.3 Компьютерное моделирование технологического процесса механической обработки детапи типа оболочка вращения ii.
2.5 Выводы
3 Разработка автоматизированного комплекса механической обработки и активного контроля оболочек двойной кривизны из керамических материалов.
3.1 Структурная схема комплекса
3.2 Электрическая принципиальная схема комплекса.
3.3 Создание системы адаптивного управления приводом инструмента
3.3.1 Разработка алгоритма работы системы адаптивного управления
3.4 Алгоритм технологического процесса механической обработки обтекателя. Программное обеспечение для управления комплексом
3.5 Результаты испытаний автоматизированного комплекса.
4 Цеховые испытания автоматизированного комплекса механической обработки оболочек.
4.1 Технологический процесс механической обработки оболочки
4.2 Цеховые испытания автоматизированного комплекса механической обработки оболочек на примере обработки обтекателей ЛА.
4.3 Основные результаты цеховых испытаний
5 Расчет экономической эффективности.
Основные выводы по работе
Список литературы


Настоящая работа посвящена разработке автоматизированного комплекса механической обработки и активного контроля оболочек двойной кривизны из керамических материалов с целью повышения эффективности и качества механической обработки за счет автоматизации технологического процесса их изготовления и контроля, а также созданию методик для автоматизации управлением процессов обработки и активного контроля. Важнейшим элементом современных скоростных ракет, управляемых методом радиолокационного наведения на цель, является головной антенный обтекатель, который во многом определяет летнотехнические характеристики летательного аппарата. Значительная часть зенитных и авиационных ракет оснащены радиопрозрачными обтекателями из стеклокерамических материалов. Данные материалы отличаются высокой стойкостью к пылевой и дождевой эрозии, сохраняют стабильность характеристик при длительном воздействии морской воды и повышенной влажности без какихлибо покрытий, что делает их незаменимыми для использования в конструкциях ЛА, эксплуатация которых предусматривает воздействие жестких климатических условий, например, для ракет классов воздух воздух, воздух земля, земля воздух, эксплуатирующихся без применения транспортно пусковых контейнеров . Форма изделия и материал, из которого оно изготовлено, во многом определяют основные характеристики изделия 7. В машиностроении в качестве конструкционного материала все чаще применяется керамика. Под технической керамикой понимается класс твердых поликристаллических материалов, полученных спеканием тонкодисперсных порошков и применяемых в промышленных целях. К другим классам относятся керамика строительная, бытовая и т. В монографии крупного английского специалиста Макмиллана П. Стеклокерамика поликристаллическое тврдое тело, получаемое путм контролируемой кристаллизации стекла. Кристаллизацию осуществляют, подвергая подходящие сткла тщательно регулируемой термообработке, благодаря чему в стклах образуются центры кристаллизации, и начинается росг кристаллов. Керамические материалы выгодно отличаются от металлических и полимерных высокой коррозионной стойкостью, низкой плотностью и возможностью регулирования свойств материала в широких пределах за счет изменения структуры , . Свойства изделий из керамики определяются составом и структурой материалов, режимами технологического процесса изготовления, причем эти параметры определяют области их применения , 9. В таблице 1 представлены в обобщенном виде некоторые физикомеханические свойства керамики. Предел прочности при ударном изгибе, кгссмсм2 2, 1. Модуль упругости Е Ю6, кгссм2 1,. Термический коэффициент линейного расширения а , Г6С 5. В ОНТТП Технология разработан целый ряд радиопрозрачных материалов на основе двуокиси кремния i, нитрида бора и нитрида кремния i. Радиопрозрачные материалы, используемые в конструкциях обтекателей, должны обладать высокими теплозащитными свойствами и высокой термостойкостью при стабильных радиотехнических характеристиках в широком интервале температур до К и более. В работе МЛО. Русина приведены сравнительные характеристики различных радиопрозрачных материалов по теплопроводности, прочности и диэлектрическим свойствам в зависимости от температуры. Определены пределы применения различных материалов по прочности и радиотехническим свойствам. В своей работе . I. Русин делает вывод, что одним из самых перспективных материалов для обтекателей ЛА в настоящее время является кварцевая керамика i . В работах иностранных авторов Джона Мангелса и Билиджана Микиеледжа фирма I, США также подчеркивается перспективность применения кварцевой керамики i. В настоящее время данный материал используется в производстве военных комплексов i, i, ii 6. Параметры изделий из технической керамики в значительной степени определяются технологией изготовления. Схема технологического процесса представлена в таблице 2 9, , . Обжиг В камерных печах, в туннельных печах, обжиг под давлением Температура и время обжига. Схема технологического процесса изготовления изделий из керамики, схожая с представленной в таблице 2, приведена в работах авторов фирмы I США 6.