В условиях единичного производства
Объект исследования: высокотехнологичные детали с конструктивными элементами к которым предъявляются особые требования по точности и качеству как самих поверхностей, так и их взаимного расположения.
Результаты, полученные лично автором: разработана методика оценки влияния контактных деформаций на формирования параметров точности расположения сопрягаемых деталей.
Использование готовых приобретаемых модулей при изготовлении сложных наукоемких изделий, таких как металлорежущие станки, приводит к конструктивным изменениям. Число стыков в конструкции резко возрастает. В связи с этим важность проблемы обеспечения контактной жесткости резко возрастает. Контактные деформации для станков, собранных из модулей могут быть существенными и влиять на точность и жесткость станков. В связи с этим, при проектировании технологических процессов сборки и механической обработки отдельных опорных деталей, необходимо выполнять расчеты по определению контактных деформаций.
Контактная жесткость тесно связана с параметрами качества поверхностного слоя, а они определяются условиями обработки. Следовательно, расчеты контактных деформаций можно корректно выполнить только при прогнозировании технологических решений — разработке соответствующей технологии обработки контактирующих поверхностей с формированием параметрах качества поверхностного слоя, обеспечивающих эксплуатационные свойства.
Необходимость повышения качества продукции и, в частности, надежности требует полного анализа работы узла на этапах проектирования. Следует учитывать не только функциональные параметры, но и технологические возможности производства и сборки машины, возможности контроля основных ее параметров и их изменение в процессе последующей эксплуатации. В частности, необходимо отметить актуальность расчетов контактной жесткости для оценки эксплуатационных характеристик станка с учетом изменения некоторых исполнительных размеров в процессе сборки. Характерный пример представлен на рис. 1, где упрощенно показана часть конструкции одной из линейных координат станка. На плоскости станины 1 монтируются проставки 2 под рельсовые направляющие 3 (правая рельсовая направляющая на рисунке не показана) и подшипниковые опоры для винта ШВП 4. По рельсовым направляющим движутся каретки рельсовых направляющих 5. Стол 6 устанавливается на плоскости кареток и корпуса гайки ШВП 7.
Рис. 1. Схема размерной цепи для расчета размеров с учетом
контактных деформаций
При этом плоскости комплекта кареток (в комплекте не менее двух, чаще четырех, возможно и более) должны точно совпадать, чтобы обеспечить нормальный контакт с опорной плоскостью стола. Замыкающим размером для данной схемы в первом приближении можно считать размер G от оси корпуса гайки ШВП до привалочной плоскости. При этом мы пренебрегаем постоянством размера K — высотой опорной поверхности левой и правой проставок под рельсы, угловой погрешностью их расположения в горизонтальной плоскости. Конструкция имеет несколько стыков, деформации которых вносят коррективы в размер G, который необходимо задать на чертеже.
При эксплуатации размерные связи не остаются постоянными. На машину будут воздействовать внешние и внутренние факторы, которые приводят к потере точности. Такие воздействия необходимо учитывать для комплексного обеспечения точности, поэтому для размерных цепей необходимо выделить еще одну группу размеров – эксплуатационные размеры. Они описывают дополнительные размерные связи, возникающие при эксплуатации изделия. Включение эксплуатационных размеров в конструкторские размерные цепи позволяет обеспечивать требуемую точность функциональных параметров в течение заданной долговечности изделия.
Получены функции, описывающие дополнительные эксплуатационные звенья для разных типов сопряжений. Так в плоском контакте сопряженных деталей и при наличии между ними небольших осциллирующих движений, например вследствие вибраций, происходит изнашивание. Взаимное внедрение поверхностей в результате изнашивания приводит к самоустановке деталей.
Материал поступил в редколлегию 03.05.2017
УДК 669.1: 620.3
Д.Е.Васильева
Научные руководители: доцент кафедры «Металлорежущие станки»,
к.т.н., Е.Н.Фролов, доцент кафедры «Металлорежущие станки»,
к.т.н., В.В. Надуваев