ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ВТУЛОК ПРИВОДНЫХ РОЛИКОВЫХ ЦЕПЕЙ

 

Метильков С.А., Шведов А.И. (КубГТУ, г. Краснодар, РФ)

 

Because of  analysis of technological process of production  of cartridges of circuits are developed of empirical dependence for choice main technological  of parameters for their manufacturing

 

В связи с значительным расширением номенклатуры выпускаемых приводных роликовых цепей (ПРЦ), возникла необходимость совершенствования проектно-конструкторских и технологических работ при освоении новых типоразмеров. Принятие решения о назначении технологических параметров при изготовлении втулок, после предварительных расчетов по руководящим техническим материалам холодной штамповки, производится методом прецедентов из практического опыта, полученного за предыдущее время работы. Затем технологические параметры уточняются в процессе проверки и испытаний опытной серии изделий основного производства. Для совершенствования процедуры принятия технологического решения, базируясь на опытно-экспериментальных данных, зафиксированных во внедренных технологических процессах, разработаны математические модели и номограммы для определения основных технологических формообразующих параметров изготовления втулок. Входные данные  для расчета технологических параметров – конструктивные данные чертежа детали.

По результатам совместной работы с конструкторско-технологическим бюро завода «Краснодарсельмаш» произведена параметризация характерных показателей (рис. 1) формообразования втулок и роликов по технологическим переходам: а – операция резки, б - операция подкатки, в - операция гибки, г - операция калибровки. Параметризуемыми величинами являются: B_р – ширина ленты, S_р –толщина ленты; B_п – ширина ленты, S_п –толщина ленты, С – катет фаски; L_з – длина отрезаемой заготовки и m_з – масса заготовки; L_вт – длина втулки, d_о –диаметр оправки на операции калибровки и D_ф –диаметр фильера на операции калибровки.

         Рисунок 1 - Технологические переходы изготовления втулок

Дальнейший анализ полученных данных проводился для втулок по технологическим формообразующим параметрам: D_ф- диаметр фильера, D_о- диаметр оправки и m_з- масса заготовки. Исходными данными для определения технологических параметров являются конструктивные параметры втулок: D_н- наружный диаметр втулок, T_н- поле допуска на наружный диаметр втулок, D_вн- внутренний диаметр втулок, T_вн- поле допуска на внутренний диаметр втулок, L_вт- длина втулок и T_L- допуск на длину втулок.

Масса заготовки m_з является основным контрольным параметром на стадии отрезки заготовки и свертки втулки. Теоретическая масса втулки m_т определяется как

m_т = [(D_н-T_н/2)² – (D_вн +T_вн/2)²]×(L_вт-T_L/2)×r×p/4,                    (1)

где r - плотность материала втулок.

На практике масса заготовок отличается от рассчитанной теоретически массы втулки из-за рассеивания размеров в технологических полях допусков, преднамеренного увеличения массы заготовки для плотного закрытия стыка, среза металла твердосплавным фильером при калибровке, потери массы при отделочной зачистке на операции галтовки. Для комплексного учета всех технологических факторов введем технологическую поправку  к теоретической массе детали. Определение массы заготовки будем искать в виде

m_з =  m_т  - к_m,     к_m =  m_т – m_з,                                   (2)

где к_m – технологическая поправка к массе.

Производим выборку m_з для втулки необходимого типоразмера ПРЦ. Рассчитываем m_т по формуле (1), к_m определяется из (2) для втулки. Подготовка данных для нахождения эмпирической зависимости в виде полинома 2-го порядка проводится по методу наименьших квадратов, где x = m_з, y = к_m. В нижней строке суммируются рассчитанные значения: x², x³, x⁴, x×y, x²y. Общий вид полинома

y = A₀ + A₁×x + A₂×x².                                          (3)

Нормальная система [1] для определения коэффициентов полинома (3) имеет вид

                                     (4)

После подстановки данных и упрощения решения уравнений типа (4) получим систему уравнений

                           (5)

Определение коэффициентов системы уравнения (5) приводит к эмпирическому полиному, показывающему зависимость технологической поправки массы к_о(m_т) от расчетного значения теоретической массы

к_о(m_т) = -0,0006495×m_т²+0,0558×m_т-0,0068.                           (6)

Подставляя технологическую поправку массы (6) в (2), получаем математическую модель, описывающую выбор технологического параметра m_з в зависимости от конструктивных геометрических параметров втулки,

         m_з = m_т - (-0,0006495×m_т²+0,0558×m_т -0,0068).                (7)

Зависимость (7) громоздкая и неудобная при пользовании в инженерных расчетах. Для упрощения процедуры использования полученной зависимости и повышения наглядности воспользуемся теорией номографических построений [1] и построим номограмму (рис. 2). Данная номограмма имеет линейную шкалу, по которой откладывается теоретическая масса заготовки и набор помеченных точек решения исходной функции (6), соединенных сглаживающей кривой.

         

Рисунок 2 - Номограмма определения технологической правки к массе втулки

Пример пользования номограммой: найдем массу заготовки втулки с учетом технологической поправки, теоретическая масса m_т = 22,3 г; стрелка на верхней (ближайшей) шкале от значения m_т= 22,3 до пересечения с кривой, получаем к_m = 0,92; масса заготовки по зависимости (2.2) m_з= 22,3 + 0,92 = 23,22 г.

Важнейшими технологическими параметрами, определяющими окончательные размеры внутреннего и наружного диаметра втулки, являются диаметр калибрующего фильера D_ф и диаметр оправки D_о. Значение диаметра фильера будем искать в зависимости от конструктивных параметров наружного диаметра втулки D_н и допуска на него Т_н. Технологический параметр диаметра фильера D_ф будем соотносить с конструктивными параметрами при помощи технологической поправки к_ф, мм

D_ф =  (D_н - Т_н) – к_ф,     к_ф =  (D_н - Т_н) – D_ф.                          (8)

По аналогии со случаем определения поправки к массе (3-7), получаем зависимость для определения технологической поправки

к_ф(D_н-Т_н) = -0,000131(D_н-Т_н)²+0,00517(D_н-Т_н)-0,0226.           (9)

Подставляя (9) в (8), получаем математическую модель, описывающую выбор технологического параметра D_ф в зависимости от конструктивных параметров втулки

D_ф =  (D_н-Т_н) – (-0,000131(D_н-Т_н)²+0,00517(D_н-Т_н) -     0,0266).       (10)

Определение технологического параметра диаметра оправки D_о, мм будем выполнять по той же методике, что и для диаметра фильера

D_о =  (D_вн + Т_вн) + к_о,           к_о =  D_о - (D_вн + Т_вн),              (11)

где к_о – технологическая поправка, мм.

Определение коэффициентов полинома приводит к виду

к_о(D_вн+Т_вн) = -0,00032(D_вн+Т_вн)²+0,00972(D_вн+Т_вн)-0,0278.             (12)

Подставляя (11) в (12), получаем математическую модель, описывающую выбор технологического параметра D_о в зависимости от конструктивных параметров втулки

D_о = (D_вн+Т_вн) + (-0,00032(D_вн+Т_вн)²+0,00972(D_вн+Т_вн)-0,0278).  (13)

 

Выводы

На основании анализа технологического процесса производства свертных втулок ПРЦ разработаны эмпирические зависимости и номограмма выбора основных технологических формообразующих параметров изготовления втулок в зависимости от конструктивных параметров, что позволит повысить эффективность принятия технологических и конструкторских решений при проектировании технологической оснастки. 

 

Литература

1. Фильчаков П.Ф. Численные и графические методы прикладной математики: Справочник.- Киев: Наук. Думка, 1970. – 800 с.