Введение 4
1 Состояние вопроса. Формулировка цели и задач 6
1.1 Проведение литературного обзора 6
1.2 Результаты литературного обзора 7
1.3 Анализ рассмотренных конструкций 12
1.4 Методы силового расчёта протяжек 12
1.5 Типовая технология изготовления протяжного инструмента 19
1.6 Обзор программ для анализа 20
1.7 Формулировка цели и задач 32
2 Анализ напряжённого состояния зуба многогранной протяжки 33
2.1 Подготовка исходных данных для анализа 33
2.2 Проведение анализа 34
2.3 Результаты анализа 39
3 Разработка рекомендаций по изменению формы зуба 42
3.1 Выбор схемы снятия припуска 42
3.2 Рассмотрение недостатков формы зубьев 50
3.3 Рекомендации по изменению формы зуба 55
4 Разработка рекомендаций по выбору оптимального числа режущих зубьев 57
5 Разработка конструкции внутренней многогранной протяжки 64
5.1 Выбор конструктивных решений 64
5.2 Анализ геометрии снимаемого припуска 71
5.3 Расчёт параметров протяжного инструмента 74
5.4 Выводы по разработке конструкции многогранной протяжки 80
6 Анализ напряжённого состояния зуба разработанной протяжки 82
6.1 Подготовка исходных данных для анализа 82
6.2 Проведение анализа 82
6.3 Результаты анализа 86
Заключение 89
Список используемых источников 91
Технический прогресс непрерывно движется вперёд, и движение это ускоряется с каждым годом. С движением прогресса меняется и продукция, выпускаемая тысячами предприятий и фабрик. Однако сейчас, конструкции, считающиеся современными и надёжными, могут потерять актуальность в считанные годы и даже месяцы. Поэтому крайне важно «держать руку на пульсе» и постоянно следить за новинками и изменениями в машиностроении, своевременно выпускать на рынок новую продукцию и совершенствовать уже выпускаемые изделия, дабы оставаться на острие прогресса, не допускать отставания от конкурентов, а наоборот, заставлять конкурирующие организации поспевать за уровнем собственного предприятия. В свою очередь, выпуск новых и модернизация действующих изделий предполагает совершенствование технологического процесса, а вместе с ним и модернизацию средств производства - станков, приспособлений и инструмента. Они должны быть лучше и надёжнее, чтобы обеспечивать лучшее качество и работать больший срок без поломок, для удовлетворения растущих потребностей населения и промышленности в различной технике.
Повышение эффективности обработки сложных отверстий многогранной формы имеет важное значение, поскольку подобный конструктивный элемент присутствует в изделиях любого предназначения, любой сложности и размера. Двигатели внутреннего сгорания, электроустановки, корпусные детали различных приборов и механизмов, все они могут иметь сложные отверстия для закрепления конструкции либо являться исполнительными базами для работы детали или базами для последующей сборки с другими изделиями. Подобное разнообразие применения отверстий сложной геометрии означает высокую потребность в протяжках такого профиля, что в свою очередь требует большого количества инструмента на производственных предприятиях. Большое количество однотипных протяжек накладывает ряд ограничений: нужно, чтобы они были просты в изготовлении, служили дольше чем существующие инструменты и обладали высокой ремонтопригодностью для исключения простоя оборудования. Механическая обработка занимает значительную часть затрат на производство изделий, а значит снижение затрат на операции протягивания как части механической обработки приведёт к экономии большого количества средств и снижению себестоимости готовых изделий. В условиях конкуренции высокая эффективность производства позволяет реализовывать продукцию по ценам, не превышающим аналоги, что благоприятно сказывается на спросе. Кроме того, низкая себестоимость производства является хорошим подспорьем для быстрой и дешёвой модернизации производства, так как объём вливаний средств для перехода на изготовление нового типа продукции прямо пропорционален уровню сложности технологического процесса и изначальным затратам на производство действующей конструкции, что в условиях нестабильной экономической обстановки позволяет обходиться собственными средствами и не увеличивать размер долга предприятия перед кредиторами и инвесторами.
В магистерской диссертации на тему «Исследование процесса обработки многогранных отверстий сборными протяжками с групповой схемой срезания припуска» было решено повысить работоспособность внутренних многогранных протяжек. Для этого был проведён целый комплекс работ различного рода.
Была проанализирована вся необходимая информация, дающая представление о состоянии вопроса на данный момент: собраны патенты на существующие конструкции, проведён анализ существующих на рынке CAE-систем, наиболее подходящих для оценки напряжённого состояния математических моделей инструментов, рассмотрена типовая технология изготовления протяжки, рассмотрены методики проектирования инструмента.
С помощью выбранной программной системы конечно-элементного анализа ANSYS проведён анализ напряжённого состояния существующей типовой конструкции сборной шестигранной протяжки во время снятия припуска, в результате которого были определены основные недостатки подобной схемы обработки.
Для устранения недостатков шестигранной протяжки были рассмотрены различные схемы съёма припуска и разработаны рекомендации по изменению формы зуба, значительно упрощающие его форму и обеспечивающие эффективную работу инструмента. Кроме того, это решение позволит упростить технологию изготовления протяжек, поскольку уменьшается объём необходимого для заготовки металла, и поскольку в одной детали уменьшается количество сложных поверхностей, требующих для изготовления точного оборудования.
Также была разработана методика расчёта оптимального числа режущих зубьев и величине подъёма на зуб, соответствующая условиям прочности и количества зубьев относительно диаметра предварительно заготовленного отверстия.
Были разработаны формулы для определения распределения объёма припуска между различными зубьями секции и расчёта его площади, в соответствии с выбранными конструктивными решениями разработан инструмент, отвечающий требованиям надёжности и эффективности.
С целью сравнения спроектированного инструмента с существующей шестигранной протяжкой был проведён анализ напряжённого состояния новой конструкции. Результаты показали, что новая протяжка значительно эффективнее старого изделия, и поскольку величина эквивалентных напряжений, возникающих на разработанном инструменте значительно меньше, чем на существующем, срок службы новой протяжки будет больше.
Таким образом, разработанная внутренняя протяжка обладает большей прочностью и работоспособностью, чем исходная, а также обходится дешевле в изготовлении, а значит цель магистерской диссертации достигнута.
