CC BY
1
Горобченко Станислав Львович, канд. техн. наук, sgorobchenko@yandex. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна,
Ковалёв Дмитрий Александрович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна,
Теппоев Алексей Викторович, канд. техн. наук, доцент, avt01 @inbox. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова,
Беженарь Вячеслав Николаевич, старший преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Соколова Виктория Александровна, канд. техн. наук, доцент, sokolova_vika@inbox. ru, Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна
MODERN APPROACHES TO BOTTOM DRAINAGE VALVES OF RAILWAY TANKS S.L. Gorobchenko, D.A. Kovalev, A. V. Teppoev, V.N. Bezhenar, V.A. Sokolova
The article discusses approaches to the development and operation of bottom drainage valves for draining railway tanks. It is shown that the impulse for the development of modern requirements for bottom valves for the discharge of railway tanks is safety and environmentalfriendliness. Using the example of this Jamesbury drain valve, an assessment of the technical implementation of the valve for compliance with modern requirements was carried out. The algorithm for selecting bottom valves for is shown and an example of its selection for molten sulfur is given.
Key words: railway tanks, draining, bottom valve, modern requirements, technical implementation, bottom valve's design and structures, the choice of bottom drain valve.
Gorobchenko Stanislav Lvovich, candidate of technical sciences, sgorobchenko@yandex. ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Kovalev Dmitry Aleksandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design,
Teppoev Aleksey Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, avt01@inbox. ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State Forest Technical University named after S.M. Kirov,
Bezhenar Vyacheslav Nikolaevich, senior lecturer, 5551541@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Sokolova Viktoriia Aleksandrovna, candidate of technical sciences, docent, sokolova_vika@inbox. ru, Russia, St. Petersburg, St. Petersburg State University of Industrial Technologies and Design
УДК 621.322
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-5-405-406
ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ ПУТЕМ ОПТИМИЗАЦИИ ОПЕРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
В.В. Жмурин, В.В. Хрячкова
В статье представлены результаты аналитических исследований, направленные на повышение технологичности изготовления корпусных деталей на МЦС путем выполнения некоторых слесарных операций непосредственно в процессе обработки заготовке на станке. Эффективность предложенного метода подтверждена его промышленной апробацией в условиях действующего производства.
Ключевые слова: технологичность, технологический процесс, трудоёмкость, производительность, технологическая подготовка производства.
В современных рыночных условиях многими экспертами в качестве основной задачи технологии машиностроения, как научной дисциплины рассматривается разработка различных технологических решений, обеспечивающих выпуск качественной продукции в короткие сроки с минимальными затратами [1-8].
Основой производственного цикла изготовления любого изделия является его технологический процесс. Именно он во многом определяет экономическую эффективность обработки. Поэтому на стадии технологической подготовки производства основное внимание уделяется качеству проектируемого технологического процесса. Для выпуска конкурентоспособной продукции технологический процесс должен использовать прогрессивные технологии обработки, которые обеспечивают высокую производительность, точность и качество обработки. Для выполнения указанных требований в проектируемом технологическом процессе должно обеспечиваться выполнение следующих требований [1-8]:
1. Обеспечение взаимосвязи между точностью обработки поверхностей заготовки и заданных режимов резания.
2. Широкое использование типовых инструментальных наладок.
3. Повышение уровня унификации и стандартизации используемого режущего инструмента и оснастки. Станочный парк большинства металлообрабатывающих предприятий в настоящее время состоит на 65%-
70% из различных многоцелевых станков с числовым программным управлением [8-10]. Технологические возможности современных МЦС обеспечивают наиболее полное выполнение указанных требований.
а) б)
Рис. 1. Фрагмент блок-схемы построения технологического процесса: а - типовая блок-схема; б - блок-схема
после оптимизации
Для достижения высокой эффективности процесса механической обработки необходимы методики проектирования технологических процессов, в которых рассмотренные выше требования связаны с возможностями оборудования и конкретными производственными условиями.
В зарубежной технической литературе для повышения производительности рекомендуется использовать технологию многоцелевой обработки резанием. Она ориентирована на обработку точных корпусных деталей со сложными фасонными поверхностями. Сущность рассматриваемой технологии заключается в выполнении максимально возможного количества технологических переходов за одну операцию. В качестве технологического оборудования используются токарно-фрезерные или сверлильно-фрезерно-расточные многоцелевые станки [11].
Аналогичная технология рекомендуется в отечественных справочниках [1,6,7,8] при проектировании технологических процессов обработки средне и крупногабаритных корпусных деталей на многоцелевых станках моделей ИР-200, ИР-500.
Совершенствование конструкции МЦС с возможностью применения на них широкой номенклатуры режущего и вспомогательного инструмента расширяет их технологические возможности. Таким образом, некоторые виды обработки выполняемый ранее на слесарной операции могут быть включены в основную обработку детали, выполняемую на станке.
В качестве примера таких работ можно рассматривать нарезание мелких резьб от М1-6Н до М1,8-6Н при установке метчика в патрон с компенсацией величины отжима инструмента, внедрение технологии тонкого точения или фрезерования вместо ручной полировки фасонных плоскостей с получением шероховатости поверхности Яа0,63-Яа0,87, притупление острых кромок на обработанных поверхностях наложением радиусов или фасок соответствующей фрезой.
Анализ технологических процессов, используемых в производственном цикле изготовления корпусных деталей на типовых металлообрабатывающих предприятиях, позволил выделить в них общую структуру построения последовательности обработки заготовки на трехкоординатном многоцелевом станке фрезерной группы. Блок-схема выявленной последовательности обработки представлена на рисунке 1а.
Кратко обработку корпусной детали на трехкоординатном МЦС можно представить следующей последовательностью операций: «Подготовительная операция»-«операция Комплексная с ЧПУ»-«Слесарная операция»-«операция Комплексная с ЧПУ»-«Слесарная операция»-.. .-«Слесарная операция».
Перед началом обработки выполняется подготовительная операция, на которой выполняется установка режущего инструмента и оснастки на станок, замер вылета инструмента и внесение результатов в систему программного управления. После подготовительной операции выполняется непосредственно обработка заготовки на МЦС по управляющей программе. Последовательность обработки зависит от многих факторов, но в общем виде её можно представить следующим образом: предварительное и окончательное фрезерование какой-либо фасонной поверхности или сложного контура, обработка типовых фрезерных поверхностей, например, пазов, карманов и т.д., а затем обработка отверстий.
После завершения комплексной операции выполняется слесарная обработка детали. Её выполнение начинается с удаления заусенцев и притупления острых кромок наложением фаски, размером не более 0,5 мм., на фасонной поверхности или сложном контуре. Далее следуют типовые слесарные операции заключающиеся в дорезании и калибровке резьбы, зенковании фасок в отверстиях, доведении поверхностей до требуемой в чертеже шероховатости и т.д.
Такая последовательность обработки объясняется тем, что поверхности, обработанные на текущей операции, будут являться базовыми на следующей операции. Для обеспечения точности базирования заготовки необходимо чтобы её базовые поверхности плотно соприкасались с базовыми поверхностями приспособления. Это требование выполняется на промежуточной слесарной операции путем удаления заусенцев.
Анализ времени выполнения промежуточных слесарных операций показал, что они сопоставимы с трудоёмкостью операций механической обработки, а в некоторых случаях превышают их. Такая высокая трудоёмкость обусловлена тем, что притупление острых кромок выполняется вручную слесарным инструментом. При этом необходимо учитывать достаточно высокую вероятность случайного повреждения обработанной поверхности в процессе нанесения фасок.
Одним из возможных вариантов решения поставленной задачи является введение в операцию механической обработки дополнительных технологических переходов, на которых после окончательной обработки фасонной поверхности или сложного контура на гранях ограничивающих его будет выполняться притупление острых кромок. С учетом высказанных теоретических предложений блок-схема последовательности обработки примет вид, представленный на рисунке 1б.
Внедрение в производственный процесс предложенного метода обработки деталей позволяет повысить производительность труда путем сокращения трудоёмкости слесарной обработки без привлечения дополнительных экономических ресурсов. По сравнению с другими вариантами предложенный метод отличается простотой реализации и не требует применения специального инструмента или оснастки.
С целью проверки адекватности предложенного метода построения технологии обработки деталей была проведена его проверка в условиях действующего производства. В качестве объекта исследований была выбрана деталь «Корпус», фотография которой представлена на рисунке 2. Её выбор обусловлен наличием в конструкции перемычек, на поверхности которых, согласно техническим требованиям чертежа, не допускаются царапины, задиры или забоины глубиной более 0,15 мм. На ребрах перемычек разрешается наличие фаски или радиуса размером не более 0,5 мм.
Деталь «Корпус» изготавливается из алюминия марки АМг.бБ. Заготовку получают из плиты 30х1200х3000 изготовленной по ГОСТ 17232-99. Её обработка выполняется в следующей последовательности: заготовительная операция, слесарная операция, подготовительная операция, операция «Комплексная с ЧПУ», слесарная операция, операция «Комплексная с ЧПУ», слесарная операция, промывка, контроль и гальваническое покрытие.
Рис. 2. Деталь «Корпус»
На заготовительной операции вырезается заготовка размером 200х150х40 далее на слесарной операции опиливаются заусенцы и притупляются острые кромки. Подготовительная операция состоит из типовых переходов по наладке МЦС. Механическая обработка заготовки начинается с фрезерования торцевой поверхности с получением
плоскостности 0,05 мм. Далее выполняется фрезерование заготовки с получением габаритных размеров 196Ы2х144Ы2 на глубину 25Н14. После получения габаритных размеров деталь снимается со станка. На слесарной операции притупляются острые кромки путем наложения четырех фасок 0,3x45°. На следующей фрезерной операции в начале фрезеруется вторая торцевая поверхность в габаритный размер 28Ы4, а затем обрабатываются обнижения и сверлятся отверстия с выполнением размеров, заложенных в КД. После выполнения фрезерной обработки на второй слесарной операции выполняется притупление острых кромок и при необходимости зачистка плоскостей перемычек до требований, заложенных в технических условиях чертежа. Далее выполняются операции промывки, контроля и гальванического покрытия детали в соответствии с технологическим процессом.
Для определения целесообразности проведения апробации предложенного метода на выбранной детали, был проведен анализ её трудоёмкости результаты которого представлены в таблице 1. Согласно полученным результатам было установлено, что общая трудоёмкость механической обработки составляет 3,767 н/ч. Из них механическая обработка составляет 2,7 н/ч, а слесарная 0,92 н/ч.
Таблица 1
Трудоёмкость изготовления детали «Корпус»_
Наименование операции Трудоёмкость, н/ч
010 Заготовительная операция 0,097
015 Подготовительная операция 0,05
020 Операция «Комплексная с ЧПУ» 0,5
025 Слесарная операция 0,17
030 Операция «Комплексная с ЧПУ» 2,2
025 Слесарная операция 0,75
Общая трудоёмкость 3,767
Обшая трудоёмкость 035 Слесарная операция 030 Операция "Комплексная сЧПУ™ 025 Слесарная операция 020 Операция "Комплексная с Ч11V" 015 Подготовительная операция 010 1алпч>ютельная операция
й
1,5 2 2,5
Трудоёмкость операции, н/ч
Ж
До оптимизации технологии обработки После оптимизации технологии обработки
Рис. 3. Трудоёмкость изготовления детали «Корпус»
В соответствии с изложенным методом была скорректирована последовательность механической обработки детали «Корпус». В операцию 020 «Комплексная с ЧПУ» был добавлен технологический переход, на котором притупляются острые кромки по периметру детали путем наложения фасок 0,3х45° угловой фрезой диаметром 6 мм. Введения указанного перехода позволило исключить промежуточную слесарную операцию 025. В операцию 030 «Комплексная с ЧПУ» были добавлены два технологических перехода. На первом технологическом переходе наложением фасок 0,3х45° было выполнено притупление острых кромок на ребрах перемычек угловой фрезой, применяемой на предыдущей операции. На втором технологическом переходе, зенковкой диаметром 10 мм., которой выполнялось сверление центровочных отверстий, на просверленные отверстия были наложены фаски 0,3х45°.
Для оценки эффективности предложенного метода в процессе обработки детали проводился замер времени, затрачиваемого на выполнение каждой операции. Результаты замера показали, что введение дополнительных переходов увеличивает трудоёмкость операций 020 и 030 не более чем на 0,05 н/ч., при этом достигается сокращение общей трудоёмкости изготовления детали на 0,53 н/ч. На рисунке 3 представлен сравнительный график изменения трудоёмкости изготовления детали «Корпус».
Результаты промышленной апробации предложенного метода показали экономическую эффективность его применения.
Список литературы
1.Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 2005.
736 с.
2.Бойцов В.В. Автоматизация технологической подготовки производства. М.: Машиностроение, 1982.
330 с.
3.Горанский Г.К., Бендерова Э.И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М.: Машиностроение, 1981. 455с.
4.Капустин Н.М., Кузнецов П.М., Схиртладзе А.Г. и др. Автоматизация производственных процессов в машиностроении. М.: Высшая школа, 2004. 415 с.
5.Косилова А.Г., Мещерякова Р.К. Справочник технолога-машиностроителя. М.: Машиностроение, 1986.
Т. 1. 656 с.
6.Маликов А.А., Федоров Ю.Н., Артамонов В.Д., Золотухина О.Л. Современная концепция проектирования технологий обработки резанием: учебное пособие. Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2012. 318 с.
7.Маликов А.А., Ямников А.С. Технология машиностроения: учебник. Тула: Изд-во Тул. гос. ун-та, 2010.
388 с.
8.Моисеев М.П. Экономика технологичности конструкций. М.: Машиностроение, 1981. 253 с.
9.Определение экономической эффективности металлорежущих станков с ЧПУ. Инструкция МУ 2.5-81. М.: НИИМаш, 1984. 104 с.
10. Экономическая эффективность новой техники и технологии в машиностроении / под ред. К.М. Великановой. Л.: Машиностроение, 1981. 256 с.
11. Справочник по обработке резанием GARANT ToolScout: учебное пособие. Институт Фраунгофера, 2014. 1060 с.
Жмурен Владимир Викторович, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Крячкова Валерия Валерьевна, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MPROVING THE MANUFACTURABILITY OF MANUFACTURING BODY PARTS BY OPTIMIZING THE OPERATIONS OF THE TECHNOLOGICAL PROCESS
V. V. Zhmurin, V. V. Khryachkova
The article presents the results of analytical studies aimed at improving the manufacturability of body parts at the MCC by performing some locksmith operations directly during the processing of the workpiece on the machine. The effectiveness of the proposed method has been confirmed by its industrial testing in the conditions of existing production.
Key words: manufacturability, technological process, labor intensity, productivity, technological preparation of
production.
Zhmurin Vladimir Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, vladimir [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Khryachkova Valeria Valeryevna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-5-409-410
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ШЛИФОВАНИЯ ШЕВЕРОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЁС С КРУГОВЫМИ ЗУБЬЯМИ
А.О. Чечуга
В работе рассмотрены особенности процесса шлифования поверхностей зубьев шевера после фрезерной обработки. Описаны типы оборудования и инструментов, участвующих в процессе шлифования, а также критерии их выбора. Изложена методика расчета размерных величин зубьев шевера и его основных поверхностей до и после обработки. Проанализированы особенности формообразования зубьев, и на основе анализа приведены рекомендации по осуществлению контрольных операций и применяемого в них оборудования.
Ключевые слова: шевингование, дисковый шевер, профиль зубьев, диаметр вершин, шлифовальный круг.
Формообразование зубьев шеверов посредствам фрезерования требует придания необходимой шероховатости поверхностей с помощью операций шлифования. Следует сказать, что торцы инструмента это базовые поверхности не только при непосредственной эксплуатации, но и при изготовлении. Торцевые поверхности имеют допустимые отклонения, находящиеся в пределах от 0,005 мм до 0,008 мм в зависимости от класса точности. Шлифование происходит на плоскошлифовальных станках кругами, при этом, осуществление проверки параллельности торцов происходит на том же приспособлении, что и у долбяков.
В процессе шлифования отверстий инструмент закрепляется магнитным патроном, обладающим отверстием для выхода шлифовального круга, или с помощью прихватов, на планшайбе внутришлифовального станка. При шлифовании отверстия необходимо выдерживать перпендикулярность оси отверстия относительно опорных торцов шевера. При этом допускаемое отклонение от перпендикулярности торцовой поверхности относительно поверхностей посадочного отверстия составляет 0,005-0,008 мм, и зависит от класса точности шевера, на радиусе равным 50 мм для шеверов номинальных диаметров 250 мм и 180 мм и на радиусе 25 мм для шеверов с указанным диаметром 85 мм. Величина припуска после шлифования отверстия для последующей доводки находится в пределах от 0,005 до 0,02 мм на диаметр [1].
