CC BY
9
Кабанова Татьяна Борисовна, научный сотрудник, [email protected], Россия, Москва, Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фпумкина РАН,
Давыдов Алексей Дмитриевич, д-р хим. наук, профессор, davydov@,ac.elchem.ru, Россия, Москва, Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фпумкина РАН
THE ORETICAL INVESTIGATION OF THE CURRENT PULSES PARAMETERS IN ELECTROCHEMICAL MACHINING WITH MICRO - AND NANOPARAMETRIC
V.M. Volgin, T.B. Kabanova, A.D. Davydov
A theoretical study of the effect of complex formation on mass transfer during the anodic dissolution of metal with the formation of complex ions is carried out. As a mathematical model, the Nernst-Planck equations reduced to a dimensionless form in the approximation of the electroneutrality of the solution are used, taking into account the electrodiffusion and convective transfer of all types of ions, as well as the homogeneous reaction of complex formation. The Butler-Vollmer equations were used to account for the kinetics of electrochemical reactions. In contrast to the known works, the approximations of the Nernst layer, the equality of the diffusion coefficients of all ion varieties and the equilibrium of the complexation reaction were not used. As a result of the numerical solution, the distributions of concentrations, potential and rate of the complexation reaction are obtained for different values of the parameters of the system under consideration. It is shown that the charge of the complex ion, the ratio of the diffusion coefficients of the complex ion and the electroactive anion, as well as the rate constants of the complexation reaction have the strongest influence on the rate of anodic dissolution of the metal.
Key words: electrochemical machining, anodic dissolution, complex formation, numerical
modeling.
Volgin VladimirMirovich, doctor of technical sciences, professor, volgin@,tsu.tula.ru, Russia, Tula State University,
Kabanova Tatyana Borisovna, research scientist, [email protected], Russia, Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry,
Davydov Alexey Dmitrievich, doctor of chemical sciences, professor, [email protected], Russia, Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry
УДК 621.9.06
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-10-635-640
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОРОБЧАТЫХ КОРПУСОВ ИЗ ЛИСТОШТАМПОВАННЫХ
ЗАГОТОВОК
Е.А. Даниленко
Рассматривается сравнительный анализ технологических процессов обработки деталей пониженной жесткости с использованием универсального оборудования и фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ. Разработаны маршрутные технологические процессы. Представлена схема приспособления - спутника для фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ Tongtai TMV-1050QII. Произведен сравнительный анализ трудоемкости.
Ключевые слова: переход, операция, технологический процесс, специальное приспособление - спутник, тонкостенная деталь, фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ.
В специальном машиностроении широкое применение получили корпусные тонкостенные детали типа «Коробка» [1]. Данные детали получают методом штамповки и гибки [2, 3], что позволяет получать протяженные цельные тонкостенные детали с высокими механическими характеристиками. Применение данных видов деталей в узлах боевого вооружения обеспечивает жесткость, герметичность и точность расположения сборочных единиц.
Для полного представления конструкции детали на рис. 1 показана её 3D-модель.
Исходной заготовкой детали «Коробка» служит лист 1,5 ГОСТ 19904-90 из стали 30ХГСА ГОСТ 11268-76. Данная марка представляет собой холоднокатаный листовой прокат из легированной высококачественной стали [4]. Группа стали - хромокремнемарганцовая. Легирующие элементы: углерод (0,28-0,34%), кремний (0,9-1,2%), марганец (0,8-1,1%), хром (0,8-1,1%) [5]. Данная сталь характеризуется высокой пластичностью с относительным удлинением до 11%, что позволяет производить такие технологические операции как «Гибка» и «Калибровка». Ввиду специфичности использования изделия выбор данного материала обусловлен высокой устойчивостью к переменным нагрузкам. Направление волокон проката выбрано вдоль направления гибки (рис. 2).
В результате механической обработке заготовки «Коробка» на универсальном оборудовании возникали следующие трудности: продолжительное время выверки заготовки, нестабильность получения размеров, необходимость в использовании рабочих высокого профиля. Для закрепления детали «Коробка» использовалась большая номенклатура специальных приспособлений, путем изготовления большого количества вкладышей по внутреннему размеру, для жесткого закрепления тонкостенной заготовки, что приводило к удорожанию конечного изделия. Технологический процесс изготовления детали «Коробка» на универсальном оборудовании, включал операции, последовательность которых приведена в табл. 1.
540-0.5
18.5*0.15 50010.3
2М&Ф8Н13Ш221
) ( Направление
1 1Н
Рис. 2. Схема направления проката
Таблица 1
Маршрут изготовления детали««Коробка» по универсальному технологическому процессу
Номер операции Наименование операции Содержание Оборудование
05 Заготовительная 1. Получить заготовку после гибки
10 Контроль входной 1. Контролировать плоскостность 0,2 мм 2. Контролировать угол 90°±30' 3. Контролировать шероховатость
15 Подготовительная 1. Изготовить вкладыш цеховой
Окончание таблицы 1
Номер Наименование Содержание Оборудование
операции операции
20 Координатно-расточная 1. Центровать 4 отв. 2. Сверлить 4 отв. 3. Развернуть 4 отв. Координатно-расточный станок 2А430
25 Слесарная 1. Править заготовку, с выполнением плоскостности 0,2 мм
30 Координатно-расточная 1. Центровать 1 отв. с другой стороны 2. Сверлить 1 отв. с другой стороны 3. Развернуть 1 отв. с другой стороны Координатно-расточный станок 2А430
35 Слесарная 1. Опилить места обработки
40 Разметка 1. Разметить контур
45 Фрезерная 1. Фрезеровать окно Вертикально-фрезерный станок УФ-250
80 Слесарная 1. Опилить места обработки
85 Слесарная 1. Править заготовку, с выполнением плоскостности 0,2 мм.
90 Контроль 1. Контролировать геометрические параметры детали
Для повышения точности выполняемых размеров и сокращения штучного время изготовления детали «Коробка» целесообразно наиболее трудоемкие операции перевести на высокопроизводительные обрабатывающие центры с ЧПУ [6, 7]. В результате анализа технологического процесса, были выявлены следующие трудоемкие операции: координатно-расточная и фрезерная. Наиболее подходящим станком для выполнения данных операций является фрезерный вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ Tongtai TMV-1050QII. При использовании данного обрабатывающего центра и специального приспособления можно произвести обработку нескольких универсальных операций за один установ, тем самым снизив общую трудоемкость изготовления детали и увеличить стабильность получения размеров. Для внедрения нового технологического процесса было разработано специальное приспособление - спутник (рис. 3) для обработки тонкостенной заготовки на фрезерном вертикальном обрабатывающем центре с ЧПУ Tongtai TMV-1050QII.
Ж
10 50 и
Г "3 > 4
\—I — ^ -и— щ / 3— —Т J
/ г- о к А 3 / V ГЕ х—--
1 и п ,
4/ 6/
РЕШ
Рис. 3. Схема приспособления: 1 - плита; 2, 3 - скоба; 4 - опора; 5 - скоба; 6 - вкладыш; 7 - прижим; 8 - пластина; 9 - болт; 10 - винт; 11 - штифт
637
Заготовку соединяют с базой 6 при помощи лапок 7. Затем заготовку, скрепленную с базой 6, устанавливают на опору 4 и скобы 2, 3, установленные на плите 1, и досылают до пластины 8, закрепленной на скобе 2 при помощи винта 10 и штифта 11. Далее соединенную конструкцию притягивают к опоре 4 и скобам 2, 3 при помощи болта 9 и скобы 5. Затем производиться обработка заготовки «Коробка». После обработки заготовки с одной стороны, соединенную конструкцию освобождают от сил прижима при помощи болта 9 и скобы 5, переворачивают заготовку, соединённую с вкладышем 6 и снова притягивают к опоре 4 и скобам 2, 3 при помощи болта 9 и скобы 5. Затем производится обработка заготовки «Коробка» с другой стороны.
Снижение трудоемкости в данном технологическом процессе можно достичь за счет увеличения скорости резания, применения твердосплавного инструмента, уменьшения транспортных операций, сокращения вспомогательного времени.
Технологический процесс изготовления детали «Коробка», с применением фрезерный вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ Tongtai TMV-1050QИ, представлен в табл. 2.
В табл. 3 представлен сравнительный анализ норм времени изготовления детали «Коробка» по универсальному технологическому процессу и с применением фрезерного вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ Tongtai TMV-1050QИ.
Таблица 2
Маршрутный технологический процесс изготовления
детали «Коробка» с применением станка ТЫУ-1050О11_
Номер опера- Наименование опера- Содержание Оборудование
ции ции
05 Заготовительная 1. Получить заготовку после гибки
10 Контроль входной 1. Контролировать плоскостность 0,2 мм 2. Контролировать угол 90°±30' 3. Контролировать шероховатость
15 Фрезерная с ЧПУ 1. Центровать 4 отв. 2. Сверлить 4 отв. 3. Развернуть 4 отв. 4. Фрезеровать окно 5. Перезакрепить заготовку 6. Центровать 1 отв. с другой стороны 7. Сверлить 1 отв. с другой стороны 8. Развернуть 1 отв. с другой стороны Т]^-1050д11
20 Слесарная 1. Опилить места обработки
25 Слесарная 1. Править заготовку, с выполнением плоскостности 0,2 мм
30 Контроль 1. Контролировать геометрические параметры детали
Таблица 3
Сравнительный анализ норм времени_
Универсальный технологический процесс Технологический процесс с применением станка с ЧПУ
Наименование операции Тшт. Наименование операции Тшт.
05. Заготовительная 0 05. Заготовительная 0
10. Контроль входной 0 10. Контроль входной 0
15. Подготовительная 0 15. Фрезерная с ЧПУ 0,35
20. Координатно-расточная 0,25 20. Слесарная 0,067
25. Слесарная 0,05 25. Слесарная 0,05
30. Координатно-расточная 0,15 30. Контроль 0
35. Слесарная 0,033
40. Разметка 0,008
45. Фрезерная 0,15
50. Слесарная 0,067
55. Слесарная 0,05
60. Контроль 0
Топер. 0,758 Топер. 0,467
Проанализировав табл. 3 можно вычислить годовой экономический эффект для предприятия по формуле Эг = (С2 - С1) х П, где П - годовой выпуск изделий, С2 - себестоимость детали по универсальной технологии, С1 - себестоимость детали по технологии с ЧПУ. Для расчета себестоимости возьмем стоимость 1 н\ч=250 руб. Годовой выпуск изделий примем П - 1000 шт.
Эг = (0,758x250-0,467x250) х 1000 = 72750 руб.
В результате проведенного сравнительного анализа норм времени, тонкостенной корпусной детали «Коробка», можно сделать вывод о том, что суммарная трудоемкость изготовления детали с применением фрезерного вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ Tongtai TMV-1050QII на 17,46 минуты меньше по сравнению с вариантом универсальной обработки [8]. Это позволит экономить предприятию 72750 руб. (при выпуске 1000 деталей) в год.
Список литературы
1. Sosenushkin E.N., Yanovskaya E.A., Emelyanov V.V. Stress state and deformability of metal in axisymmetric extension // Engineering Research. 2015. Vol. 35, No. 6. Pp. 462-465.
2. Чудин В.Н. Вытяжка листовых изделий коробчатых форм // Кузнечно-штамповочное производство. 2002.№ 6. С.3-8.
3. Малышев А.Н., Яковлев С.С., Бессмертная Ю.В. Вытяжка коробчатых деталей с небольшими угловыми радиусами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 4. С. 111-117.
4. ГОСТ 4543-71. Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия (с изменениями N 1, 2, 3, 4, 5). [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-4543-71 (дата обращения: 08.08.2021).
5. ГОСТ 11268-76 Прокат тонколистовой специального назначения из конструкционной легированной высококачественной стали. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3). [Электронный ресурс] URL: http://docs.cntd.ru/document/1200004034 (дата обращения: 08.08.2021).
6. Даниленко Е.А. Применение фрезерного обрабатывающего центра с ЧПУ для обработки тонкостенных деталей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 10. С. 350-354.
7. Danilenko E.A., Yamnikov A.S. Increasing the accuracy of processing thin-walled box-shaped parts, 2021 J. Phys.: Conf. Ser. 1901 012003. // V International scientific conference "Mechanical Science and Technology Update"16-17 March. 2021. Omsk, Russia. С. 323-331. DOI: 10.25206/978-5-8149-3246-4-2021-331-342.
8. Морозов И.М., Гузеев В.И., Фадюшин С.А. Техническое нормирование операций механической обработки деталей: Учебное пособие. Компьютерная версия. 2-е изд., перер. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2005. 65 с.
Даниленко Евгений Анатольевич, заместитель начальника отдела, [email protected], Россия, Тула, Филиал АО «КБП» - «ЦКИБ СОО»
MODERNIZATION OF TECHNOLOGICAL PROCESS OF MECHANICAL PROCESSING OF BOX
CASES FROM SHEET STAMPED BLOCKS
E.A. Danilenko
A comparative analysis o f technological processes ^ for processing parts o f low rigidity using universal equipment and a CNC milling center is considered. Route technological processes have been developed. The diagram of the device - the satellite ^ for the CNC milling machining center Tongtai TMV-1050QII is presented. A comparative analysis of labor intensity has been carried out.
Key words: transition, operation, technological process, special device - satellite, thin-walled part, CNC milling center.
Danilenko Evgeny Anatolevich, deputy head of departament, [email protected], Russia, Tula, branch of AO «KBP» - «TsKIB SOO»
