Оптимизация технологии изготовления крупных резьб в гайках для фланцевых соединений

на предприятиях системы проектирования. Одним из путей решения этой проблемы может стать разработка алгоритма выбора из файлов графических форматов технологической информации.

Подобная же проблема стоит и при передаче информации из САПР ТП в САП ЧПУ. Информация о методах обработки, инструментах, режимах резания и т.д., то есть выходная информация САПР ТП вводится в САП ЧПУ вручную в режиме диалога. В этом случае проблема состоит в передаче технологической информации в систему, где основной объем информации занимает геометрическая информация. Хотя решить ее возможно путем считывания хотя бы части информации из текстовых файлов.

На пути решения этих проблем может стоять еще и коммерческий фактор. Разработка автономных модулей позволяет вести продажу САПР по частям, что вполне соответствует одному из основных принципов разработки САПР - принципу системного единства. Однако этот принцип требует и возможности функционирования всех модулей в единой системе.

Решение этих проблем позволит осуществить действительно сквозное автоматизированное проектирование.

Дмитриева О.В., Гениатулин А.М., Кузнецов В.П.

Курганский государственный университет, г. Курган

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНЫХ РЕЗЬБ В ГАЙКАХ ДЛЯ ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

В Курганском государственном университете и на предприятии "Сенсор" проведены сравнительные испытания метчиков М36, М42, М48 различных типов, метчиков-протяжек с прямой конусностью по среднему диаметру, корригированных метчиков-протяжек. В результате внедрения корригированных метчиков-протяжек повышена производительность резьбонаре-

зания, увеличена стойкость по сравнению с ранее применявшимися метчиками-протяжками с прямой конусностью в 1,5...1,6 раза, исключен брак по шероховатости нарезаемой резьбы.

Массовое производство крупных внутренних резьб М36-М48 с шагом 4-5 мм представляет собой весьма сложную проблему, особенно при изготовлении резьб в чистых гайках для фланцевых соединений на Ру > 4 МПа, работающих при температурах от 60° С до 650° С. Это связано с высокими требованиями к качеству их обработки (шероховатость поверхности Ra не более 3,2 мкм, допускаемое смещение оси отверстия в пределах 0,4-0,8 мм, величины полей допусков по 6Н). В их производстве имеют место следующие дефекты: увеличенная разбивка по среднему диаметру, повышенная шероховатость профиля, низкая стойкость инструмента, поломка метчиков и выкрашивание зубьев как на режущей, так и на калибрующей частях.

В настоящее время наиболее распространенным методом получения крупных внутренних резьб до 50 мм продолжает оставаться нарезание метчиками. В то же время современным способом нарезания крупных сквозных внутренних резьб является нарезание метчиками-протяжками. Для обоснованности практической целесообразности применения нового способа обработки резьб в гайках по ГОСТ 9064-75, ГОСТ 28919-91 необходимо дать ему объективную оценку по сравнению с применяемыми в действующем производстве и другими известными способами. Сравнение способов осуществлялось по сопоставлению штучного времени, качеству поверхности, точности резьбы, вероятности брака резьбы, стойкости инструмента.

В Курганском государственном университете и на ООО "Предприятие Сенсор", являющемся членом Ассоциации "РосМетиз", проведены сравнительные испытания метчиков и метчиков-протяжек различных типов:

- стандартных машинных метчиков;

- гаечных метчиков;

- ступенчатых корригированных метчиков;

- метчиков-протяжек с прямой конусностью по среднему диаметру;

- метчиков-протяжек корригированных (с обратной конусностью по среднему диаметру).

Основные типы и конструктивные особенности используемых инструментов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Конструктивные особенности используемых резьбонарезных инструментов

Тип ин-стру мен- Рамер резьбы Хар актеристика инструмента Угол заборного конуса, Длина режущей части Длина калибрую-щей Общая длина

та град. части

1 2 3 4 5 6 7

1 М48х5 Гаечный метчик 5° 30' 30 37 187

2 М48х5 Комплект из двух ма- 5 °30' 30 37 187

шинных стандартных 17° 10 57 187

метчиков

3 М48х5 Комплект из двух ма- 2 °50' 60 30 200

шинных корригирован- 3° 50 20 200

ных метчиков с углом

профиля 55°

1 2 3 4 5 6 7

4 М48х5 Комплект из двух ма- 2° 50' 50 30 200

шинных 2 °30' 60 30 200

корригированных мет-

чиков с углом профиля

58°

5 М48х5 Комплект из двух ма- Первый метчик

шинных ступенчатых 7° 17,5 10 240

корригированных мет- 3° 50 30

чиков с углом профиля Второй метчик

58° 7° 17,5 10 240

3° 30' 50 30

6 М48х5 Метчик - протяжка с 1° 18' 126 24 275

прямой конусностью по

среднему диаметру

7 М36х4 Метчик - протяжка с 1° 140 30 290

прямой конусностью по

среднему диаметру

8 М36х4 Корригированный мет- 1° 140 25 320

чик - протяжка с обрат-

ной конусностью по

среднему диаметру

9 М36х4 Корригированный мет- 1° 109

чик - протяжка с обрат- 0° 29' 45 20 330

ной конусностью по

среднему диаметру, двойным заборным ко-

нусом и внутренним

подводом СОЖ

В качестве обрабатываемых материалов использовались углеродистая сталь 35, конструкционные стали 35Х, 40Х, маломагнитная аустенитная сталь 45Г17Ю3, титановый сплав типа ВТ5. Физико-механические характеристики используемых материалов и их химический состав приведены в таблицах 2,3.

Таблица 2

Механические показатели обрабатываемых материалов

Марка материала или его обозначение ст ь, Н/мм ст 1, Н/мм 5, % % кси, Дж/см2 НВ

Сталь 35 600610 350360 27,5-29 4852 30 155158

Сталь 35Х 790 650670 18-20 63 70 212229

Сталь 40Х 800 640660 12-14 45 60 187217

Сталь 45Г17Ю3 600 400 7,3 20 150 170183

Сплав типа ВТ5 665667 561581 16-16,4 4144 110 230241

Таблица 3

Химический состав обрабатываемых материалов

Марка мате- Химический состав в %

риала или С Si Мп № А1 Сг S Р Fe

его обозна-

чение

Сталь 35 0,32- 0,17- 0,5- 0,25 - 0,25 Не Не Ос- -

0,4 0,37 0,8 более 0,04 более 0,04 нова

Сталь 35Х 0,310,39 0,170,34 0,50,8 - - 0,81,1 - - Основа -

Сталь 40Х 0,400,43 0,170,34 0,50,8 - - 0,81,1 - - Основа -

Сталь 0,44 0,25 16,26 0,07 2,7 0,18 Не Не Ос- -

45Г17Ю3 6 более 0,016 более 0,02 нова

Титановый 0,05 0,04 Легирующие элемен- - - - Ос-

сплав ты по СТУ нова

типа ВТ5

Результаты исследования влияния ряда технологических факторов (обрабатываемого материала, скорости резания, вида СОЖ) для различных типов метчиков и метчиков-протяжек сведены в таблицу 4.

Таблица 4

Результаты испытаний резьбонарезных инструментов

Rz,

Тип инструмента Размер резьбы Обрабатываемый материал Скорость резания, М/мин Вид СОЖ Я^, мкм Левая сторона профиля мкм Правая сторона профиля

1 2 3 4 5 6 7

Принудительная механическая подача

1 М48х5 Сталь 3 5 3,77 20% эмульсия 19,2 23,7

2 М48х5 3,77 20% эмульсия 11,5 15,7

Работа самозатягиванием

3 М48х5 Сталь 35Х 1,88 Сульфо-фрезол Подрезание профиля 10,9

4 М48х5 1,88 Сульфо-фрезол Подрезание профиля 10,1

5 М48х5 1,88 Сульфо-фрезол 14 9,5

1 2 3 4 5 6 7

Нарезание с помощью компенсирующего патрона

3 М48х5 Сталь 3 5Х 1,88 Сульфо-фрезол 14,5 11

4 М48х5 1,88 Сульфо-фрезол 13,2 10

5 М48х5 1,88 Сульфо-фрезол 13,0 10,1

Принудительная механическая подача

3 М48х5 Сталь 3 5Х 3,77 Сульфо-фрезол 11,2 14,7

4 М48х5 Сталь 3 5Х 3,77 3,77 Сульфо-фрезол 10,6 13,7

5 М48х5 Сталь 3 5Х 3,77 Сульфо-фрезол 10,4 14,0

5 М48х5 Сталь 45Г17Ю3 3,77 Сульфо-фрезол 11,8 15,0

5 М48х5 Сплав типа ВТ5 3,77 Сульфо-фрезол 11,2 13,0

6 М48х5 Сталь 3 5 9,5 20% эмульсия 9,2 7,2

7 М36х4 Сталь 3 5Х 2,55 Сульфо-фрезол 10,7 7,2

7 М36х4 3,55 Сульфо-фрезол 12,0 8,4

7 М36х4 5,5 Сульфо-фрезол 13,2 9,6

7 М36х4 9,0 Сульфо-фрезол 15,0 11,2

8 М36х4 Сталь 3 5Х 2,55 Сульфо-фрезол 9,0

8 М36х4 3,55 Сульфо-фрезол 9,4

8 М36х4 5,5 Сульфо-фрезол 10

8 М36х4 9,0 Сульфо-фрезол 11

8 М36х4 Сталь 3 5 2,25 Сульфо-фрезол 9,4

8 М36х4 2,25 СОЖ В32К 7,3

8 М36х4 2,25 20% эмульсия 5,5

Результаты испытаний, приведенные в таблице 4, показали, что наименьшая шероховатость поверхности резьбы получается при обработке корригированными метчиками-протяжками (рис. 1).

Изучение влияния скорости резания на шероховатость поверхности показало, что скорость резания оказывает большее влияние на шероховатость поверхности при работе метчиками-протяжками с прямой конусностью, нежели с обратной конусностью. При работе последних шероховатость поверхности с увеличением скорости возрастает незначительно

Тип инструмента

Рис. 1. Диаграмма шероховатости резьбы, обработанной различными типами инструментов

М48х5 при нарезании резьбы в стали 35 показали их лучшую стойкость по сравнению с метчиками. Так, при скорости резания V=9,5 м/мин метчиками-протяжками было нарезано 850 отверстий. Износ при этом составил порядка 0,4-0,5 мм по задней грани зубьев, стойкость - 420 мин, длина пути резания превысила 1100 метров. Производительность обработки составила порядка 200 штук в смену при штучном времени не более 3 мин.

Сульфофрезол  СОЖВ32К

20% эмульсия

Сталь 35 Сталь 35Х Сталь Сплав типа 45Г17ЮЗ ВТ5

Рис. 2. Гоафик изменения высоты микронеровностей поверхности резьбы в зависимости от скорости резания

Использование метчиков-протяжек, имеющих переднюю направляющую часть, на которую надевается заготовка, обеспечивает минимальные отклонения от перпендикулярности опорного торца и оси резьбы. Это способствует повышению надежности затяжки соединений и обеспечивает гарантию длительного сохранения усилия предварительной затяжки в период эксплуатации.

Изучение влияния переднего угла корригированных метчиков-протяжек на микрогеометрию боковой поверхности резьбы М36х4 показало, что для сталей 35Х и 45Г17ЮЗ оптимальными передними углами являются 1214°, для сталей 35 и титанового сплава типа ВТ5 - 18-20°.

Для изучения влияния вида СОЖ на шероховатость поверхности резьбы были использованы следующие СОЖ:

1. В32К.

2. Сульфофрезол.

3. 20% раствор эмульсола Э2(Б) в воде.

Результаты испытаний, проведенные при нарезании

резьбы М36х4, показали, что лучшая поверхность на сталях 35, 35Х обеспечивается при применении 20%-го раствора эмульсола Э2(Б) в воде, на стали 45Г17ЮЗ и сплаве типа ВТ5 - со смазкой СОЖ В32К (рис. 3).

Производственные испытания метчиков-протяжек

Рис. 3. Диаграмма зависимости шероховатости резьбы от вида СОЖ

Однокомплектными метчиками М48х5 при скорости резания 5,6 м/мин было обработано 800 отверстий. Расход при этом составил 5 метчиков. Основным видом их отказа явились поломки и выкрашивания зубьев.

Исследование влияния марки быстрорежущей стали на стойкость метчиков-протяжек проводились при нарезании резьбы М36х4 корригированными метчиками типа 9, изготовленными из быстрорежущих сталей Р6М5, Р9К5, Р9МЗК6С, Р18. Результаты стойкостных испытаний приведены в таблице 5 для критерия износа по задней поверхности Из =0,12 мм.

Частные зависимости L=C/Vm, полученные в результате обработки стойкостных опытов, сведены в таблицу 6 (L-длина пути резания, V-скорость резания, С, m-постоянные параметры).

Анализ данных таблицы 5 показывает, что оптимальными инструментальными материалами при обработке резьб метчиками-протяжками в сталях 35Х, 45Г17ЮЗ являются соответственно быстрорежущие стали Р6М5 и Р9МЗК6С. При обработке резьб в титановом сплаве типа ВТ5 наиболее целесообразно изготовление инструмента из стали Р9К5 (рис. 4).

ш

И

M

Ï

Сплав та па BT5

Рис, 4, Сравнение по стойкости метчиков-протяжек

Таблица 5

Сравнительная стойкость корригированных метчиков-протяжек из различных быстрорежущих сталей

Обрабатываемый материал Инструментальный материал Скорость резания V, м/мин Длина пути резания L, м Стойкость Т А маш? мин

Сталь 35Х Р6М5 5,6 130 130

14,2 50 20

Р18 5,6 122 122

14,2 53 21

Сталь 45Г17Ю3 Р6М5 3,5 64

5,6 15 15

Р18 3,5 90

5,6 31 31

Р9К5 3,5 110 176

5,6 46 46

9,0 15 9

Р9М3К6С 3,5 144 230

5,6 70 70

9,0 27 17

Сплав типа ВТ5 Р18 3,5 162 254

5,6 80 80

9,0 38 24

Р9К5 3,5 260 410

5,6 132 132

9,0 72 45

Таблица 6

Значения параметров С и т

Обрабатываемый материал Параметр Марка инструментального материала

Р18 Р6М5 Р9К5 Р9М3К6С

Сталь 35Х С 560 860

т 0,9 1,1

Сталь 45Г17Ю3 С 2640 6600 2500 1210

т 2,7 3,7 2,1 1,7

Сплав типа ВТ5 С 1060 1170

т 1,5 1,2

Выводы

1. В результате внедрения метчиков-протяжек повышена производительность резьбонарезания в 1,5-1,8 раза, увеличена стойкость по сравнению с метчиками в 4-5 раз, исключен брак по качеству резьбы.

2. ООО "Предприятие Сенсор" - член Ассоциации "РосМетиз" - рекомендует предприятиям, занимающимся изготовлением крупных гаек, использовать разработанные конструкции метчиков-протяжек.

Давыдова М.В., Михалёв А.М., Алексеене Е.П.

Курганский государственный университет, г. Курган

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВЕДЕНИЯ И АДМИНИСТРИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНОГО

МАСШТАБИРУЕМОГО АРХИВА SEARCH (INTERMECH) ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ДЕЛОВЫХ ИГР НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ДОКУМЕНТООБОРОТА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ЗАНЯТИЯХ ПО КУРСУ "САПР ТП"

Разработана деловая игра на основе модели документооборота предприятия на занятиях по изучению курса "САПР ТП". В результате решается проблема необходимости создания идентичной информационной среды инженера и студента, что в сегодняшних условиях рынка отвечает запросам предприятий, заинтересованных в быстром проектировании и запуске новой конкурентоспособной продукции.

Академизм университетского образования зачастую ориентирует рассматривать процесс обучения как восприятие и освоение студентом преподнесенной информации с господством объяснительно-иллюстративных методов. Тогда как современный подход к вузовскому образованию нацеливает рассматривать обучение как руководство направленной познавательной деятельностью студентов (обучение деятельности), что требует разработки активных методов и форм обучения, характеризующихся творческим типом мышления, инициативой, самостоятельностью в принятии решений.

Среди разнообразных активных методов обучения все большую эффективность показывают деловые игры. В настоящее время выделены три основные направления применения деловых игр:

1) исследования в области экономики, управления и т.п.;

2) обучение, подготовка и переподготовка кадров;

3) профотбор, аттестация кадров.

Надо признать, что в использовании самого термина "деловая игра" и при описании данного метода не сложилось единой точки зрения. Поэтому нет какого-то согласованного, однозначно приемлемого всеми определения. Очевидным можно считать только тот факт, что данное понятие сочетает в себе слова: "дело", т.е. деятельность и "игра", т.е. наличие имитационной модели, воспроизводящей деятельность в специфической форме.

В контексте проводимого исследования данное понятие было использовано с точки зрения обучения менеджменту, поскольку именно в этой области деловые игры применяются чаще и имеют большую степень разработанности.

Деловая игра - это метод обучения, направленный на выработку последовательных решений в условиях, имитирующих реальную производственную обстановку.

Для создания деловой игры, соответствующей данному определению, была поставлена задача: провести анализ порядка согласования технологических процессов на ОАО "Курганмашзавод" и реализовать типовой маршрут движения документов на предприятии.

В условия рынка перед большинством предприятий встала задача быстрого проектирования и запуска в про-

изводство новых изделий (гибкость производства). Стало очевидно, что традиционное "ручные" методы технологической подготовки производства не отвечают требованием времени. Все больше руководителей заводов приходят к выводу, что эффективным средством решения проблем технологической подготовки производства является применение систем автоматизированного проектирования технологических процессов и изделий. Для повышения производительности труда также имеет большое значение хранение электронных версий документов (компактное размещение и быстрый поиск) и организация их автоматического перемещения на предприятии (электронный документооборот).

Под электронным документооборотом в общем случае принято понимать организацию движения документов между подразделениями предприятия, группами пользователей или пользователями. При этом под движением документов понимается не только их физическое перемещение, т.к. они чаще всего остаются на сервере, но и передача прав на их использование с уведомлением конкретных пользователей и контролем за их исполнением. В системах электронного документооборота также реализован санкционированный доступ к документам, отслеживаются произведенные в них изменения и контролируются все их версии и подверсии.

В конструкторско-технологической САПР Intermech для этого используется модуль Search. И если электронные архивы уже активно применяются, то опыта применения системы Search для управления документооборотом на машиностроительных предприятиях пока нет.

По схеме согласования технологических процессов, используемой на ОАО "Курганмашзавод", были созданы шаблоны основных процессов прохождения документов в модуле Search.

В настоящее время по результатам выполненной работы осуществляется внедрение элементов управления документооборотом в отделе главного технолога на ОАО "Курганмашзавод". Использование шаблона бизнес-процесса позволит значительно сократить время согласования и даст возможность контролировать движение документов и выполнение заданий на предприятии.

Электронный архив Search представляет собой базу данных, в которой система хранит документы и информацию, необходимую для их идентификации и поиска - обозначение, наименование, формат и т.д. Для упорядочения документов по их статусу (утвержден/неутвержден), типу (конструкторские/технологические) и другим признакам Search обеспечивает гибкую модель электронного архива.

Каждый документ в архиве имеет электронную карточку подписей, фиксирующую кто, когда и в какой должности подписал данную версию документа. Также обеспечивается автоматизация процедур согласования и утверждения документов путем их рассылки по соответствующим маршрутам различным пользователям для сбора необходимых подписей.

Для каждого из архивов администратором системы определяются:

1. Права доступа пользователей к документам архива.

2. Набор параметров, которые будут иметь документы, помещенные в архив.

3. Набор необходимых подписей, которые документ должен получить, для того, чтобы система разрешила поместить его в этот архив.

4. Правила изменения документов архива - необходимость выпуска извещения об изменении с последующим утверждением произведенных изменений и др.

Хранение архивных копий документов в Search осуществляется в специальном централизованном храни-