Повышение эксплуатационной точности маложестких деталей методом автоматического управления процессом виброобработки

• Автор: Бойченко, Олег Валентинович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание

Основные обозначения и сокращения

Введение
1. Анализ современного состояния технологических процессов виброобработки деталей малой жесткости

1.1. Анализ существующих технологических процессов

виброобработки

1.2. Остаточные напряжения, полученные маложесткими деталями в результате технологии изготовления
1.3. Технологические процессы, применяемые для стабилизации геометрической формы маложестких заготовок

1.4. Анализ современных методов и средств виброобработки2

Цель и задачи работы

2. Разработка математических моделей процессов виброобработки маложестких деталей

2.1. Расчетные схемы колебаний маложестких валов при виброобработке
2.2. Разработка математической модели виброобработки как объекта управления
2.3. Создание динамической модели процесса виброобработки маложесткой детали
Выводы по главе 2
Т 3. Теория повышения эксплуатационной точности готовой
детали путем автоматического управления процессом виброобработки
3.1. Теоретическая разработка системы автоматического управления
3.2. Теоретические исследования процессов релаксации остаточных напряжений при виброобработке7
3.3. Оптимальное по энергетическому минимуму управление объектами класса маложесткая деталь типа тел вращения с распределенными параметрами
Выводы по главе 3
4. Экспериментальные исследования точности и размерной стабильности изготовления длинномерной детали с
применением технологии виброобработки
4 .1. Специальная установка, оснащнная системой
автоматического управления
4.2. Вибровозбудитель для возмущения изгибных колебаний
при виброобработке маложестких деталей
4 . 3.Экспериментальная установка с использованием
температурного диагностического контура для контроля процесса виброобработки
4.4. Экспериментальное исследование влияния САУ на спектры собственных колебаний МВД
4.5. Экспериментальные исследования влияния САУ на эксплуатационную точность виброобрабатываемых деталей и на уровень остаточных напряжений в материале деталей
Выводы по главе 4
Заключение
Список использованных источников


В приложении приведены методики проведения эксперимента, описания разработанных контрольных устройств и акты внедрения. Глава 1. Сразу следует отметить, что технологические приемы естесственного старения имеют глубокие исторические корни. ВИО. Сущность способа ВИО заключается в создании в детали, металлоконструкции после сварки, механической или термической обработки, либо после заготовительной операции литья или штамповки, переменных напряжений определенной величины с помощью специальных вибровозбудителей (вибраторов). Авторы [] на предприятии п/я Г- в году внедрили в технологические процессы изготовления базовых корпусных деталей прецизионных токарных станков ВИО взамен низкотемпературного отжига с целью стабилизации геометрической формы. Полученные по результатам этих' исследований результаты говорят о целесообразности применения ВИО как энергосберегающего метода, однако авторам не удалось получить геометрической стабильности такого же уровня, как и после хорошо отработанных термических операций. Контроль уровня остаточных напряжений производился косвенным методом, то есть по степени эксплуатационного коробления готового изделия. На некоторых образцах, подвергаемых ВИО, было получено механическое разрушение ввиду невозможности расчетно обоснованно подобрать требуемые усилие, частоту и количество циклов нагружения. На Краматорском заводе тяжелого машиностроения в середине -х гг. ВИО в техпроцессах изготовления крупногабаритных литых валов и втулок [] . Согласно данных авторов, схема установки вала предусматривала его подвес на цепях, жесткое механическое крепление вибратора к детали и виброобработку на первой и второй резонансной частотах в течение - 0 минут. Максимальное усилие вибровозбудителя составляло 3,5 КН, а максимальная частота - Гц. ВиО в каждой точке экстремума мощности определяют его изменения вдоль частотного диапазона и' последующую виброобработку ведут с наложением на деталь вибрации на частоте, соответствующей наибольшей скорости перемещения экстремума мощности, и прекращают виброобработку на данной частоте при снижении скорости движения пика на -% от первоначальной. Однако при использовании этого способа наблюдается лишь косвенное подтверждение минимизации уровня остаточных напряжений в материале. Анализу и расчету упруго-пластического деформирования при ВИО посвящен ряд теоретических работ. ВИО для разных групп материалов. Автором [] даны выражения для изгибающего момента в зависимости от модуля упрочнения, момента сопротивления поперечного сечения и предела текучести стали. ВИО как часть технологического процесса обеспечивает точность формы, в то же время обеспечивая ее стабилизацию во время эксплуатации готового изделия, так как потеря точности в этом случае определяется неравномерностью напряжений по объему изделия. Остаточные напряжения представляют собой разность между истинными напряжениями в упруго-пластичном теле и теми напряжениями, которые создавались бы в нем при предположении об идеальной упругости материала. Причины образования . В зависимости от периода существования различают временные и остаточные напряжения. Временные напряжения изменяют свою величину во времени в зависимости от изменяющегося распределения температур. В настоящей работе рассматриваются преимущественно напряжения 1-го рода. В зависимости от пространственного распределения и направления действия внутренних усилий в МВД остаточные напряжения разделяются на линейные, или одноосные, ориентированные вдоль линии нагрева; плоскостные, или двухосные, ориентированные по двум координатным осям - вдоль линии нагрева и перпендикулярно к ней; объемные, или трехосные, действующие в трех пространственных направлениях. Действительное напряженное состояние элемента объема характеризуется группой действующих на него векторов напряжений, которые могут быть сведены к трем главным векторам, расположенным взаимно перпендикулярно в трех плоскостях [, • ]. Для цилиндрического изделия главными напряжениями будут напряжения осевые направленные вдоль оси цилиндра, тангенциальные направленные -по касательной цилиндра и радиальные направленные по толщине металла.