05.02.08 "Технологія машинобудування"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/20278

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 6 з 6

Технологічні особливості забезпечення якості та продуктивності обробки складнопрофільних і тонкостінних деталей полімерно-абразивними інструментами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Степанов, Дмитро Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 − технологія машинобудування – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", МОН України, Харків, 2019. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної проблеми технологічного забезпечення підвищення якості оброблюваних поверхонь складнопрофільних і тонкостінних деталей, що привалюють в авіадвигунобудівній, медичній, приладобудівній та інших галузях, а також підвищення продуктивності фінішного етапу технологічного процесу їх виготовлення за допомогою щіткових полімерно-абразивних інструментів. У дисертаційній роботі вперше експериментально підтверджено математичні моделі температурного і силового впливу на оброблювану поверхню, запропоновано комбінувати полімерно-абразивні щітки (ПАЩ) різних видів, як послідовно, так і одночасно для досягнення необхідної якості і високої продуктивності. Запропоновано метод визначення температури розм'якшення і плавлення волокон для регламентації температурного обмеження роботи з щітковими інструментами, що дозволяє зберігати їх працездатний стан. Обґрунтовано умови силової взаємодії при обробці полімерно-абразивними щітками. На основі системного аналізу і узагальнення досвіду фінішного етапу виготовлення і ремонту тонкостінних і складнопрофільних деталей сформульовано та обґрунтовано теоретичні і практичні принципи методу механічної обробки із застосуванням інструменту обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон, що забезпечує високу якість і продуктивність. На підставі комплексного дослідження характеристик поверхневого шару і впливу на них технологічних чинників у взаємозв'язку з певною послідовністю застосування ПАЩ з різними характеристиками, були встановлені закономірності зміни параметрів якості і раціональні режими різання для обробки ПАЩ різних матеріалів. Розроблено технологічні рекомендації щодо використання ПАЩ для різних матеріалів – сталей, алюмінію і сплавів на його основі, жароміцних нікелевих і титанових сплавів; тонкостінних і складнопрофільних деталей з вищеназваних матеріалів; ремонтного виробництва – зняття нагару, термопокриття, видалення задирок із складнопрофільних поверхонь і крайок, а також зняття окисних плівок, травленого шару і покриттів тонкостінних деталей складних просторових форм. У першому розділі проведено аналіз відомих на даний момент методів і інструментів фінішної обробки для тонкостінних і складнопрофільних деталей. Встановлено, що гідною альтернативою є застосування щіткових інструментів обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон. За результатами аналізу наукової літератури, присвяченої дослідженню впливу різних чинників на ефективність, продуктивність, працездатність ПАЩ, на якість оброблених за їх допомогою поверхонь деталей, встановлено, що через те, що ПАЩ відносно нещодавно з'явились на ринку інструментів, інформація щодо них загальна, іноді суперечлива, деякі теоретичні викладення не отримали необхідного експериментального підтвердження, детальних рекомендацій застосування ПАЩ для обробки тонкостінних деталей або певних важкооброблюваних матеріалів немає, як і досліджень властивостей поверхневого шару деталей після обробки ПАЩ. У зв'язку з недостатністю технічної і технологічної інформації є необхідним проведення подальшого вивчення ПАЩ з точки зору обробки тонкостінних виробів складного профілю, виконаних у тому числі з важкооброблюваних матеріалів, для чого були сформульовані основні завдання дослідження і була розроблена структурно-логічна схема дисертаційної роботи. У другому розділі описано основні методичні прийоми вивчення параметрів якості поверхні і властивостей поверхневого шару після фінішно-оздоблювальної обробки ПАЩ. Приведено ескізи зразків для випробувань, а також основні умови проведення експериментів, устаткування, оброблювані матеріали і різноманітні ПАЩ, використовувані в роботі. Описано спосіб відновлення різальних властивостей ПАЩ. Проведено порівняння взаємодії абразивних зерен, закріплених жорстко і пружно, а також картину обробленої поверхні на поперечній подачі. Проаналізовані відмінності отриманих зон постконтактних поверхонь на зразках. Розроблено методику взаємодії "ПАЩ-зразок" в динамічному модулі ANSYS LS-DYNA, що дозволило провести аналіз впливу параметрів ПАЩ і режимів обробки на напружено-деформований стан системи "інструмент-зразок" за допомогою нелінійного аналізу пакету ANSYS (модуль LS-DYNA). У третьому розділі проведено дослідження впливу режимів і умов обробки, а також параметрів ПАЩ на одержувану шорсткість поверхні; визначено раціональні режими обробки і параметри ПАЩ (виліт L і діаметр dв волокон, зернистість F і матеріал абразиву ПАЩ; подача S, натяг i, швидкість V і кількість подвійних ходів N, ЗОТС) відповідно до поставленої мети фінішної обробки для зразків з різних матеріалів, а також для комбінованої обробки ПАЩ. Встановлено наявність зміцнювального ефекту, зокрема, наведення сприятливих властивостей поверхневого шару на глибині до 20...50 мкм при обробці дисковими ПАЩ на раціональних режимах: ступінь поверхневого наклепу досягала 12...15%, стискаючі залишкові напруження -175...-40 МПа. Проведено статистичну обробку отриманих даних, яка підтвердила раніше передбачувану відмінність впливу ПАЩ з різним вилітом волокон – коротким (L=8 мм) і довгим (L=32 мм). Визначено режими, варіюючи якими можна значно впливати на параметри якості поверхневого шару – за значимістю: натяг i, швидкість V, подача S. Проведено оцінку ступеня шаржування поверхні неметалічними включеннями після обробки ПАЩ, яка показала, що невисокого силового і теплового впливу ПА волокон недостатньо для глибокого вдавлення абразивних частинок в поверхню, тому шаржування практично не відбувається. Також встановлено раціональні режими (V=15...18 м/с, Sпр=1 м/хв, i=1,5...2 мм, N=3...7 подв.х.) і параметри ПАЩ (L=30 мм і більше, dв=1 мм) для якісного видалення задирок і заокруглення гострих крайок складних геометричних форм ПА щітками. У четвертому розділі розроблено пристрій і методику визначення критичних температур розм'якшення і плавлення полімерно-абразивних волокон, що безпосередньо впливають на їх працездатний стан. Пристрій простої конструкції дозволяє перевіряти термостійкість дроту, волокон, проводів з різних матеріалів. Температура розм'якшення досліджених ПА волокон різних фірм-виробників, при якій знижуються експлуатаційні властивості волокон, склала 55...120 °С. Запропоновано методику і розроблено пристрій, що дозволяє вимірювати температуру в зоні контакту щітки і зразка при обробці ПАЩ. Для матеріалів, що мають різні теплофізичні властивості (сталі, алюмінієві, титанові і нікелеві сплави), визначено обмеження щодо режимів обробки і параметрів ПАЩ. Підтверджено невисокий рівень теплового впливу на зразок (менше 80 °С) при застосуванні раціональних режимів і умов обробки. Для одиничного волокна було визначено радіальну силу першого удару при вході в контакт зі зразком за допомогою аналітичного розрахунку, комп'ютерного моделювання та експериментальних досліджень. Вона склала 0,65...1,3 Н, що при зосередженій локальній ударній дії є достатнім для отримання зміцнювального ефекту. Для вивчення силового впливу ПАЩ розроблено оригінальний динамометр, який можна використовувати для вимірювання постійних сил, що діють на зразок, але особливу цінність він має при вимірюванні змінних зусиль, особливо, які змінюються в короткі проміжки часу. Встановлено, що при обробленні на досліджених діапазонах режимів дискові ПАЩ не мають значного силового впливу на оброблювану поверхню (не більш 100 Н), тому такий вид фінішної обробки можна рекомендувати для тонкостінних деталей. У п'ятому розділі розроблено оригінальні спеціальні і універсальні пристосування для закріплення деталей ГТД специфічної форми і обробки їх ПА щітками. Розроблені технологічні рекомендації щодо застосування ПАЩ для фінішної обробки тонкостінних складнопрофільних деталей з різних, у тому числі і важкооброблюваних, матеріалів можна без доопрацювання включати в технологічні процеси виготовлення і ремонтного відновлення: дисків ГТД, лопаток ГТД, зубчастих коліс, "зірочок", корпусів, радіаторів тощо з метою підвищення ефективності фінішної обробки вищеописаних і подібних до них деталей. Застосування ПАЩ для досліджених складнопрофільних і тонкостінних деталей скорочує час фінішної обробки в 2…10 разів, собівартість операцій в 2…4 рази. Також більшість операцій були механізовані, що дало можливість повністю відмовитися від ручної праці або значно скоротити її частку від загальної тривалості фінішного етапу виготовлення або ремонту деталей.
Технологічні особливості забезпечення якості та продуктивності обробки складнопрофільних і тонкостінних деталей полімерно-абразивними інструментами
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Степанов, Дмитро Миколайович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 − технологія машинобудування – Національний технічний университет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Диссертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної проблеми технологічного забезпечення підвищення якості оброблюваних поверхонь складнопрофільних і тонкостінних деталей, що привалюють в авіадвигунобудівній, медичній, приладобудівній та інших галузяха, а також підвищення продуктивності фінішного етапу технологічного процесу їх виготовлення за допомогою щіткових полімерно-абразивних інструментів. У дисертаційній роботі вперше експериментально підтверджено математичні моделі температурного і силового впливу на оброблювану поверхню, запропоновано комбінувати полімерно-абразивні щітки (ПАЩ) різних видів, як послідовно, так і одночасно для досягнення необхідної якості і високої продуктивності. Запропоновано метод визначення температури розм'якшення і плавлення волокон для регламентації температурного обмеження роботи з щітковими інструментами, що дозволяє зберігати їх працездатний стан. Обґрунтовано умови силової взаємодії при обробці полімерно-абразивними щітками. На основі системного аналізу і узагальнення досвіду фінішного етапу виготовлення і ремонту тонкостінних і складнопрофільних деталей сформульовано та обґрунтовано теоретичні і практичні принципи методу механічної обробки із застосуванням інструменту обертальної дії на основі полімерно-абразивних волокон, що забезпечує високу якість і продуктивність. На підставі комплексного дослідження характеристик поверхневого шару і впливу на них технологічних чинників у взаємозв'язку з певною послідовністю застосування ПАЩ з різними характеристиками, були встановлені закономірності зміни параметрів якості і раціональні режими різання для обробки ПАЩ різних матеріалів. Розроблено технологічні рекомендації щодо використання ПАЩ для різних матеріалів – сталей, алюмінію і сплавів на його основі, жароміцних нікелевих і титанових сплавів; тонкостінних і складнопрофільних деталей з вищеназваних матеріалів; ремонтного виробництва – зняття нагару, термопокриття, видалення задирок із складнопрофільних поверхонь і крайок, а також зняття окисних плівок, травленого шару і покриттів тонкостінних деталей складних просторових форм.
Моделирование, оптимизация и проектирование технологических процессов механической обработки полимерных композиционных материалов
(НТУ "ХПИ", 2016) Хавин, Геннадий Львович
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена развитию технологии механической обработки полимерных композиционных материалов. Решена научно-техническая задача повышения качества и производительности операций точения и сверления за счет применения теории рационального выбора инструмента и оптимального расчета режимных параметров обработки. Используя достижения механики разрушения и контактного разрушения, разработана теория перерезания волокон (жгутов) при механической обработке ПКМ. Сформулирована математическая модель зарождения трещины в контакте как результат внедрения абсолютно жесткого индентора заданной кривизны. Используя метод граничных элементов, разработана численная модель контактного взаимодействия вершины инструмента с обрабатываемым композитом. Задача решается в несколько этапов. На последнем этапе моделируется контактное взаимодействие вершины инструмента и фрагмента ПКМ в виде "жгут-связующее-жгут". Проведена систематизация известных эмпирических зависимостей силовых факторов и фактора расслоения при обработке различных видов ПКМ различными типами инструментов. Представлены оценки по влиянию состава ПКМ, армирования и направления обработки на разлохмачивание поверхности отверстий и шероховатость. Сформулированы задачи оптимизации при механической обработке, которые решаются методом "роя частиц" и "серого реляционного анализа". Для операции сверления разработана новая схема назначения режимов сверления в основу, которой положен выбор величины подачи не по шероховатости, а по заданному значению величины расслаивания на выходе инструмента и коэффициенту разлохмачивания на внутренней поверхности отверстия. На основе представленных моделей и методов оптимального проектирования создано математическое обеспечение для выбора оптимальных режимов токарной и сверлильной обработки ПКМ.
Моделювання, оптимізація й проектування технологічних процесів механічної обробки полімерних композиційних матеріалів
(НТУ "ХПІ", 2016) Хавін, Геннадій Львович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертацію присвячено розвитку технології механічної обробки полімерних композиційних матеріалів. Використовуючи досягнення механіки руйнування і контактного руйнування розроблено теорію різання волокон (джгутів) при механічній обробці волокнистих полімерних матеріалів. Побудовано математична модель на базі метода граничних елементів і лінійної механіки руйнування. Отримані закономірності розподілу напружень в контакті вершини інструменту з крихким матеріалом в залежності від геометричних параметрів інструменту та технологічних параметрів обробки. З позицій механіки руйнування надано залежність спрямованого руйнування від режимів різання і їх вплив на ефективність процесу обробки. Розроблено принципи призначення інструменту і вплив марки матеріалу у та його геометричних параметрів на стійкість. Запропоновано модель прогнозування фактору розшарування при свердлінні ПКМ. Досліджено вплив складу ПКМ і напрямку армування на якість просвердлених отворів. Проведено систематизацію відомих емпіричних залежностей силових факторів і фактору розшарування при обробці різних видів ПКМ різними типами інструментів. Сформульовано задачі оптимізації при механічній обробці, які рішаються методом "рою частинок" і "сірого реляційного аналізу". Створено математичне забезпечення щодо вибору оптимальних режимів обробки ПКМ.
Технологическое обеспечение производительности и качества обработки отверстий деталей гидропневмосистем комбинированным осевым инструментом
(НТУ "ХПИ", 2015) Иванова, Марина Сергеевна
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена решению важной научно-технической задачи повышения производительности и качества обработки отверстий в деталях элементов гидропневмосистем за счет выбора оптимальной структуры и назначения параметров ТП обработки, который осуществляется КОИ. Рассмотрены технологические факторы, влияющие на показатели точности и качества обрабатываемого отверстия. Разработана математическая модель формирования структуры ТП с использованием КОИ и выбора оптимального варианта на основе статистического анализа конструктивно-технологических характеристик заданной номенклатуры отверстий и рекомендаций к конструированию КОИ. Разработана математическая модель, описывающая порядок компоновки ступеней КОИ и принцип их работы в зависимости от концентрации технологических переходов на основе математического аппарата булевой алгебры. Разработана математическая модель для многокритериального выбора рациональных режимов резания, которые позволяют повысить производительность обработки. В результате исследования суммарной осевой силы и суммарного крутящего момента, действующих на КОИ, определенны соотношения диаметров ступеней, которые позволяют уменьшить нагрузку на инструмент и снизить энергозатраты. Предложены рекомендации по уменьшению влияния погрешностей предварительной обработки на точность отверстия за счет разбиения припуска по заданному закону. Теоретически и экспериментально исследована зависимость направления действия неуравновешенной радиальной силы резания на точность обработки отверстий КОИ. Разработана инженерная методика построения рационального технологического процесса обработки заданной номенклатуры отверстий, основанная на предварительном анализе конструктивно-технологических характеристик заданной номенклатуры отверстий и выборе наиболее часто встречающихся путем построения точечных диаграмм. Для повышения эффективности технологического процесса обработки отверстий за счет сокращения номенклатуры применяемых инструментов, а также уменьшения временных и материальных затрат на изготовление комплекта КОИ, разработан модульный КОИ (патент Украины на полезную модель № 49356).
Технологічне забезпечення продуктивності та якості обробки отворів деталей гідропневмосистем комбінованим осьовим інструментом
(НТУ "ХПІ", 2016) Іванова, Марина Сергіївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення продуктивності та забезпечення якості обробки отворів в деталях елементів гідропневмосистем за рахунок вибору оптимальної структури і призначення параметрів технологічного процесу обробки, що здійснюється КОІ. Розроблено математичну модель формування структури технологічного процесу з використанням КОІ та вибору оптимального варіанта на основі статистичного аналізу конструктивно-технологічних характеристик заданої номенклатури отворів та рекомендацій до конструювання КОІ. Розроблено математичну модель, яка описує порядок компонування ступенів КОІ та принцип їх роботи в залежності від концентрації технологічних переходів на основі математичного апарата булевої алгебри. Розроблено математичну модель для багатокритеріального вибору раціональних режимів різання, яка дозволяє підвищити продуктивність обробки. В результаті дослідження сумарної осьової сили та сумарного крутного моменту, що діють на КОІ, визначені співвідношення діаметрів ступенів, що дозволяють зменшити навантаження на інструмент та знизити енерговитрати. Запропоновано рекомендації щодо зменшення впливу похибок попередньої обробки на точність отвору за рахунок розбиття припуску за заданим законом. Теоретично та експериментально досліджена залежність напрямку дії неврівноваженої радіальної сили різання на точність обробки отворів КОІ.