Исследование процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали

• Автор: Гордиенко, Екатерина Петровна
• Шифр специальности: 05.03.01, 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 156 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР РАБОТ ПО ВИБРОУДАРНОМУ УПРОЧНЕНИЮ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ, ЗАДАЧ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Технологические возможности процесса виброударного упрочнения
1.2. Классификация деталей сложной формы
1.3. Анализ разработок виброупрочняющего оборудования
1.4. Анализ исследований по технологии процесса виброударного
упрочнения
1.5: Анализ существующих методов экспериментальных и
теоретических исследований
1.5. Постановка цели и задач исследований
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Разработка методики теоретических исследований процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали
к контейнеру
2.2. Разработка методики экспериментальных исследований параметров
вибростанка и лабораторной установки
2.3. Методика экспериментальных исследований технологического процесса
виброобработки
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СВОЙСТВ УПРОЧНЯЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
3.1. Классификация свойств упрочняющего инструмента
3.2. Циркуляционные свойства упрочняющего инструмента
3.3. Энергетические свойства упрочняющего инструмента
3.4. Динамические свойства инструмента
3.5. Формообразующие свойства упрочняющего инструмента
3.6. Оптимизация обрабатывающих свойств упрочняющего инструмента

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ
ВИБРОСТАНКА С УПРУГИМ КРЕПЛЕНИЕМ ДЕТАЛИ
4 Л. Построение динамической модели технологической системы,
составление и решение уравнений
4.2. Расчет параметров вибростанка без учета периодических соударений
инструмента с обрабатываемой деталью
4.3. Расчет параметров вибростанков с учетом периодических соударений с
инструментом
4.4. Выбор оптимальных параметров вибростанка
4.5. Экспериментальная проверка скоростных параметров станка
. , ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ВИБРОУДАРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ПРИ УПРУГОМ КРЕПЛЕНИИ
5.1. Построение математической модели формирования параметров качества
поверхностного слоя
5.2. Формирование микрорельефа упрочняемой поверхности детали
5.3. Формирование наклепа
5.4. Формирование остаточных напряжений
5.5. Погрешность формирования технологических параметров
5.6. Производительность процесса виброупрочнения
5.7. Экспериментальная проверка технологических параметров процесса
5.8. Рекомендации по разработке технологии виброударного упрочнения
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Большой объем в общем цикле машиностроительного производства занимают отделочно-зачистные и упрочняющие операции крупногабаритных деталей сложной формы. При этом имеется большая номенклатура деталей, упрочнение которых традиционными методами неэффективно или невозможно. Процессы виброударного упрочнения деталей сложной формы применяют в машиностроении примерно с 1960-х годов. В это время были выявлены технологические возможности виброударного упрочнения; доказано их положительное влияние на эксплутационные свойства изделий. Процесс виброударного упрочнения имеет следующие особенности: способность упрочняющего инструмента сопрягаться с произвольно сложной поверхностью детали; формировать микроучастки пластического деформирования и равномерно упрочненный поверхностный слой детали; отсутствие жесткой кинематической связи инструмента с элементами вибростанка; зависимость обрабатывающих свойств инструмента от параметров обработки; ударный характер обработки. Эти свойства обусловливают уникальную возможность упрочнения крупногабаритных деталей сложной формы методами поверхностно-пластического деформирования с недоступным расположением поверхностей для струйных и закрепленных лезвийных инструментов.
В современном машиностроении используется несколько традиционных схем вибростанков. Виброударное упрочнение по схеме с жестким креплением детали, например, стойки шасси массой 150 кг из стали 30ХГСНА позволяет достичь параметра шероховатости Изг =5-6 мкм (при исходной Лг =10 мкм), величины наклепа ни=8-10 %, сформировать остаточные сжимающие напряжения первого рода величиной а.„о =580-620 МПа на глубину 280-320 мкм при машинном времени обработки 1=120-150 мин, при потребляемой мощности 75 КВт, массе рабочей среды - инструмента 2500 кг и общей массе подвижной системы до 4000 кг. Такая схема обработки из-за значительной массы интенсивно вибрирующей подвижной системы вибростанка и потребляемой мощности в стационарном и пусковом режимах не позволяет развивать скорость обработки более 50-60 см/с, что является недостаточным для эффективной реализации технологического процесса и формирования поверхностного слоя с необходимыми параметрами качества и производительности. Помимо этого большая продолжительность машинного времени обработки снижает ресурс работы вибростанка (межремонтный ресурс вибрационного станка при обработке но схеме с жестким креплением детали составляет 300-500 ч).
Для упрочнения хромоникелевых закаленных сталей типа ЗОХГСНА необходимая скорость обработки, по данным конструкторской документации

колебаниям подвергается громоздкая подвижная система вибростанка массой 2-4 тонны. При этом общие энергетические затраты в стационарном режиме работы вибростанка составляют 75-100 кВт, а в пусковом режиме энергетические затраты достигают 200-250 кВт, что вызывает существенные трудности в эксплуатации оборудования. В связи с интенсивной вибрацией обшей массы подвижной системы оказывается значительное вибрационное воздействие на фундамент и окружающее оборудование. Реализация близкорезонансных режимов колебаний практически невозможна.
На основании вышеизложенного цель исследований заключается в повышении качества и производительности процесса виброударного упрочнения при снижении его энергоемкости и вибрационного воздействия за счет упругого крепления детали к контейнеру. Применение схемы виброударного упрочнения с упругим креплением детали позволяет повысить качество и производительность обработки, снизить энергетические затраты за счет того, что контейнер совершает колебания за счет реакций упругих связей и, воздействуя на инструмент, придает ему обрабатывающие свойства. Нет необходимости сообщать интенсивные колебания всей массе подвижной системы вибростанка. Масса контейнера гасит вибрационные воздействия, передающиеся на фундамент. Вследствие динамической уравновешенности системы и при определенной настройке параметров станка возможна реализация близкорезонансных режимов обработки.
Согласно поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- исследование обрабатывающих свойств инструмента и влияние их на параметры процесса;
- разработка и исследование динамической и математической модели вибростанка с разным типом привода;
- разработка и исследование математической модели формирования параметров качества поверхностного слоя при упругом креплении детали;
- исследование технологических параметров процесса виброударного упрочнения при упругом креплении детали.