Разработка конструкции инструмента для окончательной обработки переходной части зуба крупномодульных зубчатых колес Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки УДК 629.76

А. А. Савоста Научный руководитель - Л. А. Оборин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВА

Описана сущность способа высокотемпературной обработки расплава при производстве литых заготовок турбонасосного агрегата.

Технологический режим выплавки сплавов, основанный на исследовании их физико-химических свойств в жидком состоянии и обеспечивающий формирование оптимальной и равновесной в данных условиях структуры расплава, получил в промышленности название высокотемпературной обработки расплава (ВТОР).

Основной проблемой литья по выплавляемым моделям является неспособность управлять процессом кристаллизации, последствием чего является появление усадочных (пор и рыхлот) дефектов в отливках. Для того чтобы изготовить качественную деталь, необходимо подготовить расплав. У хорошо подготовленного расплава должны отсутствовать всякие следы предыстории, он должен быть равновесным, т. е. в данных условиях максимально однородным. Наиболее доступным и достаточно эффективным методом формирования равновесной структуры расплава является температурное воздействие - ВТОР [1].

Сущность способа заключается в том, что расплав необходимо нагреть до критической температуры, ?к . При достижении данной температуры, энергия теплового движения частиц расплава становится соизмеримой с энергией разрыва наиболее прочных межатомных взаимодействий в неравновесных атомных ассоциациях, другими словами, с энергией активации процессов миграции наиболее сильно связанных частиц. Требуется также установить опытным путем необходимую продолжительность выдержки расплава

при критической температуре. Достаточно, как правило, 10-15 минут [1].

Положительные изменения в структуре привели к получению изделий с более высокими механическими свойствами. Применение ВТОР позволило увеличить кратковременные прочностные характеристики сплавов на 10-25 %, пластичность в 2-3 раза, ударную вязкость в 1,5-3 раза, предел длительной прочности на 10-20 %. Это привело к увеличению ресурса эксплуатации деталей в составе изделий на 30-50 %, повышению выхода годных отливок ответственного назначения на 15-20 %, позволило использовать металлургические и литниковые отходы и обеспечило экономию остродефицитных литейных сплавов [2].

Высокотемпературная обработка расплава является эффективной операцией при изготовлении литых деталей методом литья по выплавляемым моделям.

Библиографические ссылки

1. Оборин Л. А. Научно-технологические основы производства литых деталей по выплавляемым моделям для силовых установок летательных аппаратов : монография ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2013. 238 с.

2. Оборин Л. А., Колмыков В. А., Назаров В. П. Высокотемпературная обработка литых корпусных деталей турбонасосных агрегатов // Вестник СибГАУ. Красноярск, 2012. № 4. С. 92-93.

© Савоста А. А., 2014

УДК 621.833

Н. В. Тетерина, Ю. В. Скутина Научный руководитель - Л. С. Малько Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПЕРЕХОДНОЙ ЧАСТИ ЗУБА КРУПНОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС

Речь ведется о разработке инструмента, предназначенного для обработки переходной части зуба крупномодульных зубчатых колес. Это обеспечит сокращение времени на изготовление инструмента, экономию на материальных затрат на техническую оснастку.

При нарезании зубчатых колес, подвергаемых операции термической обработки и последующим шлифовании рабочей части, обычно у основания зубьев предусматривается выполнение поднутрения (выкружки).

Выкружка делается для того, чтобы исключить образование уступа у ножки при последующим шлифовании. Наличие уступа весьма незначительна, так как он является концентратором напряжений и уменьшает изгибную прочность и выносливость зубьев колеса [1].

Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»

окончательно Рис. 2. Схема утолщения

(протуберанца)

Рис. 1. Схема впадин зубьев с выкружкой и припуском под шлифование

Рис. 3. Чертеж червячной фрезы с «протуберанцем»

Применяемый для нарезания колес инструмент, должен иметь сложный производящий реечный контур с протуберанцем, то есть с утолщением на головках зубьев фрезы.

Для этих целей обычно используется червячные фрезы. Однако, наличие протуберанца делает фрезу сугубо специальным инструментом, так как ее нельзя применять в последующим для нарезания зубчатых колес без выкружки. Конструкция червячной фрезы с протуберанцем приставлена на рис. 3.

Данный разрабатываемый инструмент позволяет усовершенствовать процессы обработки зубьев. При этом он является специальным инструментом для изготовления крупномодульных зубчатых колес.

Учитывая тот факт, что червячная фреза представляет собой дорогостоящий инструмент (например, стоимость червячной фрезы т 20 мм., составляет порядка 100-150 тыс. руб.) предлагается с целью сокращения расходов на инструмент выполнение выкружки осуществлять специальным однозубым инструментом.

1. Из стали Р6М5

2-3. Из стали 40Х

При конструировании данного инструмента расчетными размерами является профиль режущей кромки.

Методика расчета режущей кромке заключается в следующим:

1. Составление расчетной схемы профиля зуба.

Хэ = г(бш(ф - фБ) - ф • соБа • соб(ф - фБ + а)) Уэ = г(соб(ф - фб) - ф • соБа • бш(ф - фБ + а)) - Г Хп = -(И^а + ст0соБаст0 + Гф) • соб(ф - фБ) + + (-И" - ст0бшф + г) • Бт(ф - фб) Уп = (И^а + ст0соБа - ст0соБф + Гф) • бш(ф - фб) + +(-И" - ст0бшф + г) • соб(ф - фб) - Я.

Рис. 4. Чертеж конструкции однозубого инструмента

2. Алгоритм расчета профиля зуба: Имея исходные данные (т, 7, а, И' = т) рассчитываем следующие параметры:

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки

а) половину угловой толщины зуба шестерни;

б) наружный диаметр шестерни;

в) радиус окружности впадин шестерни;

г) радиус закругления профиля червячной фрезы, используемой для нарезания зубьев шестерни;

д) угол параметра;

е) рассчитываем интервал текущего параметра ф в градусах для эвольвентой части профиля зуба;

ж) рассчитываем значение параметра ф в градусах для эвольвентой части профиля шестерни в интервале;

з) расчет координат эвольвентой части профиля;

и) рассчитываем интервал текущего параметра ф в градусах для переходной части профиля зуба;

к) рассчитываем значение параметра ф в градусах для переходной части профиля шестерни в интервале;

л) расчет углового параметра у в градусах, определяющего координаты производительной точки за-

кругления на вершинах зубьев червячной фрезы, формирующий профиль зуба шестерни;

м) расчёт координат переходной части профиля зуба шестерни;

Таким образом, для отрасли машиностроения необходим инновационный подход, для высокого развития промышленности на рынке, так как инновационный процесс в мире не стоит на месте. Данный инструмент обеспечивает снижение затрат на изготовление крупномодульных зубчатых колес.

Библиографические ссылки

1. Журнал «Популярная механика». 2011. № 10.

2. Журнал «Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии». № 1/265(531).

© Тетерина Н. В., Скутина Ю. В., 2014

УДК 621.7.4

Д. В. Третьякова Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРУБ ВОЛНОВОДОВ

Разработана приближенная модель формирования поверхностного слоя при изготовлении труб волновода прямоугольного сечения методом многостороннего деформирования.

Сущность метода многостороннего деформирования заключается в деформирующем протягивании трубчатой заготовки при одновременном многостороннем обжатии ее регулируемой роликовой фильерой с внешней стороны и формировании канала волновода прямоугольного сечения неподвижным инструментом-дорном [1].

Модель формирования поверхностного слоя при изготовлении труб волноводов прямоугольного сечения методом многостороннего деформирования показана на рис. 1.

Толщина стенки трубы волновода И может изменяться от 0,6 до 1,2 мм. Поверхностный слой стенки волновода можно условно разделить на несколько зон (рис. 2).

Рис. 1. Модель формирования поверхностного слоя при изготовлении трубы волновода методом многостороннего деформирования: 1 - ролик роликовой фильеры; 2 - волновод-труба; 3 - инструмент-дорн; X - степень деформации сдвига; НУ - твердость по Виккерсу; у - степень использования запаса пластичности сплава 32НКД; аост - остаточные напряжения; 1, 2, 3 - поверхностные зоны