Моделирование процессов в оборудовании при обработке тонкостенных деталей

Кадочникова, Виктория Владимировна Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Для тонкостенных деталей актуальна задача минимизации характерных технологических деформаций. Из-за особенностей процесса фрезерования тонкостенные детали представляют особую сложность в механической обработке. При обработке неизбежно возникают вибрации, обусловленные высокими силами резания при недостаточной жёсткости детали или инструмента. В следствии таких вибраций снижается точность обработанной детали и качество поверхности, вызванная недостаточной жёсткостью технологической системы.В работе рассматривается альтернативный способ снижения технологических деформаций посредством использования математического моделирования процесса фрезерования с учетом времени.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14

1 Литературный обзор …………………………………………………………………………… 16

Заключение раздела …………………………………………………………………………………. 28

2 Расчеты и аналитика …………………………………………………………………………… 30

2.1 Исследование резонансных частот………………………………………………………. 30

2.2 Исследование перемещений обрабатываемой детали…………………………… 36

2.3 Исследование математической модели процесса обработки тонкостенной
детали 45

2.4 Считывание данных с помощью MATLAB………………………………………….. 48

2.5 Анализ поведения технологических характеристик во времени при разной
частоте резания …………………………………………………………………………………… 50

Заключение раздела …………………………………………………………………………………. 62

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 64

3.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………….. 65

3.2.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………… 65
3.2.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………….. 67
3.2.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации …………………….. 69
3.2 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………. 71

3.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………… 71
3.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ………………………… 73
3.2.3 Разработка графика проведения проектирования ……………………… 74
3.3 Цели и результат исследования …………………………………………………………… 79

3.3.1 Бюджет научного исследования ………………………………………………. 79
3.3.2 Расчет амортизации…………………………………………………………………. 80
3.3.3 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за
вычетом отходов) ……………………………………………………………………………….. 81
3.3.4 Основная заработная плата ……………………………………………………… 81
3.3.5 Дополнительная заработная плата …………………………………………… 82
3.3.6 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) … 83
3.3.7 Накладные расходы…………………………………………………………………. 83
3.3.8 Определение ресурсоэффективности исследования …………………. 84
Заключение раздела …………………………………………………………………………………. 85

4 Социальная ответственность ………………………………………………………………. 87

4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 87

4.3.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства ……………………………………… 88
4.3.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны… 89
4.2 Профессиональная социальная безопасность ………………………………………. 90

4.3.3 Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать
объект исследования …………………………………………………………………………… 91
4.3.4 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть
на рабочем месте при проведении исследований …………………………………. 91
4.3.5 Обоснование мероприятий по защите исследователя от действия
опасных и вредных факторов………………………………………………………………. 98
4.3 Экологическая безопасность……………………………………………………………… 100

4.3.6 Анализ влияния объекта исследования и процесса исследования
на окружающую среду ………………………………………………………………………. 100
4.3.7 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды……… 101
4.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………………… 102

Заключение раздела ……………………………………………………………………………….. 104

5 Health and Safety ……………………………………………………………………………….. 105

В авиационной, космической, энергомашиностроительной и других
отраслях промышленности широко используются относительно податливые
изделия в первую очередь в форме тонкостенных оболочек. Для подобных
деталей актуальна задача минимизации характерных технологических
деформаций. Тонкостенные детали представляют особую сложность в
механической. Для обработки податливых изделий неприменимы
традиционные методы закрепления детали и режимы резания, полученные с
помощью типовых расчетов. Деформации, вызываемые силами резания и
закрепления, значительно влияют на качество и точность обрабатываемой
детали. С целью минимизации технологических деформаций и рисков
используется специализированная дополнительная оснастка, что существенно
повышает трудоёмкость изготовления изделий. С развитием авиационной и
космической промышленности конструкционные требования к тонкостенным
деталям становятся все более жесткими, поэтому обработка тонкостенных
деталей – распространенный объект рассмотрения ряда современных научных
исследований.
Существует проблема обработки податливых деталей. При обработке
неизбежно возникают вибрации, обусловленные высокими силами резания
при недостаточной жёсткости детали или инструмента. В следствии таких
вибраций снижается точность обработанной детали и качество поверхности,
вызванная недостаточной жёсткостью технологической системы станка. Как
правило вибрацию снижают с помощью увеличения жёсткости закрепления
инструмента и обрабатываемой детали или при помощи изменения режимов
обработки. Однако в этом случае увеличение жёсткости закрепления
инструмента и обрабатываемой детали не даст требуемых результатов в силу
высокой собственной податливости детали.
В работе рассматривается альтернативный способ снижения
технологических деформаций посредством использования «мягких» режимов
обработки, подразумевающий выбор рациональных параметров резания и
условий закрепления на основе результатов численного моделирования.
Предложенный метод может быть востребован для этапа проектирования
технологических процессов и отвечает современным тенденциям цифрового
производства.
Моделирование процесса обработки на ЭВМ дает возможность более
широко исследовать влияние различных параметров на точность и качество
обработки тонкостенных деталей. В связи с этим актуальным является
создание вычислительных программ для исследования поведения податливых
деталей и определения параметров технологических процессов.
Целью данной работы является теоретическое подтверждение
возможности применения системы управления.

1.Российский рынок энергооборудования. Аналитический обзор
РБК [Электронный ресурс]. –Режим доступа: http://marketing rbc.
2.Каблов, Е.Н. Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы,
технологии, покрытия /Е.Н. Каблов. –2-е изд., перераб. – М.: «МИСИС». –
2006. – 632 с., 13 Казанский, Д.А.
3.Д.А. Казанский. Проблемы продления службы рабочих и
направляющих лопаток современных газовых турбин. [Электронный ресурс]
/Д.А. Казанский// –Режим доступа: http://resursturbin.ru/pdf/resursturbin04.pdf.
4.Жаргалова А.Д., Гаврюшин С.С., Лазаренко Г.П., Семисалов В.И.
О «мягких» режимах резания для обработки тонкостенных деталей //
Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 8, №6 (2016)
5.С.С. Гаврюшин, А.Д. Жаргалова, Г.П. Лазаренко, В.И. Семисалов
Метод определения условий механической обработки тонкостенных деталей
// 2015 г. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Российская Федерация, 2-
я Бауманская ул., д. 5, стр. 1
6.Л.В. Кремлева, А.Н. Елисеев. Сравнение вариантов схем
базирования съемных лопастей гребных винтов при их обработке //Северный
(Арктический) федеральный университет им. М.В. Ломоносова, 163002, г.
Архангельск, наб. Северной Двины, 17
7.А.В. Синёв, А.Г. Чистяков, Л.Б. Былинин, Д.Л. Эткин, Т.И.
Денисенко, В.В. Яковлев. Робот-станок параллельной кинематики с
устройствами динамического гашения колебаний А.В. Синёв, А.Г. Чистяков,
Л.Б. Былинин, Д.Л. Эткин, Т.И. Денисенко, В.В. Яковлев// Проблемы
машиностроения и автоматизации, № 2 – 2009
8.Костин П.Н., Лукьянов А.В. Коррекция частоты вращения
шпинделя при фрезеровании по данным численного моделирования системы:
приспособление-инструмент-заготовка Костин П.Н., Лукьянов А.В.
9.В.И. Новиков, С.Л. Мурашкин, А.И. Фоломкин. Технологические
возможностичистовойобработкитурбинныхлопатокэлектролитно-
плазменным методом В.И. Новиков, С.Л. Мурашкин, А.И. Фоломкин //
Научно-технические ведомости СПбГПУ. Наука и образование 2-2’ 2012.
10.Scott Smith, Robert Wilhelm, Brian Dutterer, Harish Cherukuri,
Gaurav Goel. Sacrificial structure preforms for thin part machining /Department of
Mechanical Engineering, University of North Carolina at Charlotte, Charlotte, NC,
USA 2012.
11.А.А. Игнатьев, Е.М. Самойлова, М.Ю. Захарченко. Модель
автокорреляционной функции виброакустических колебаний при резании в
динамической системе станка. Часть 2. 2015 г.
12.С.А. Зелинский, Ю.А. Морозов, Ю.А. Серебрий. Математическая
модель процесса контурногофрезерованиянежёстких деталейС.А.
Зелинский, Ю.А. Морозов, Ю.А. Серебрий, 2015 г.
13.В. Л. Заковоротный1, В. Е. Гвинджилия. Влияние биений
шпиндельной группы на притягивающие множества деформационных
смещений инструмента при точении // Донской государственный технический
университет, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация 2017 г.
14.С. И. Дядя. Исследование механизма возбуждения автоколебаний
при концевом фрезеровании тонкостенного элемента детали. Запорожский
национальный технический университет, г. Запорожье. 2017 г.
15.С. Б. Беликов, А. И. Гермашев, В. А. Логоминов, Е. Б. Козлова, В.
А. Кришталь. Особенности концевого фрезерования сложно -профильных
тонкостенных деталей. Запорожский национальный технический университет,
2ГП «Ивченко-Прогресс»; г. Запорожье, 2017 г.
16.С. И. Дядя, Е. Б. Козлова, А. И. Гермашев, А. А. Сердюк Влияние
условий концевого финишного фрезерования на параметры колебаний
тонкостенной детали // Запорожский национальный технический университет,
г. Запорожье 2015 г.
17.С.А. Воронов А.В. Непочатов И.А. Киселев. Критерии оценки
устойчивости процесса фрезерования нежестких деталей. // Известия высших
учебных заведений. 2010 г.
18.Николаев С. М, Жулёв В. А,Киселёв И. А. Уточнение конечно-
элементной модели лопатки ГТД на основе результатов вибрационных
испытаний с учётом разброса модальных параметров // Наука и Образование.
МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 09. С. 336–351.
19.C. Brecher , M. Esser, S. Witt. CIRP Annals – Manufacturing
Technology //Laboratory for Machine Tools and Production Engineering, RWTH
Aachen University, Aachen, Germany
20.Milling P. Kersting, D. Biermann. Modeling Techniques for the
Prediction of Workpiece Deflections in NC Milling P. Kersting, D. Biermann
//Institute of Machining Technology, TU Dortmund, Baroper Str. 301, 44227
Dortmund, Germany 2012г.
21.Erhan Budak , L.Taner Tunc¸ a, Salih Alan b, H. Nevzat. Prediction of
workpiece dynamics and its effects on chatter stability in milling Erhan Budak ,
L.Taner Tunc¸ a, Salih Alan b, H. Nevzat // CIRP Annals – Manufacturing
Technology 61 (2012) 339–342.
22.Simulation of milling tool vibration trajectories along changing
engagement conditions Tobias Surmann. International Journal of Machine Tools &
Manufacture 47 (2007) 1442–1448.
23.A novel stability prediction approach for thin-walled component
milling considering material removing process Chinese Journal of Aeronautics,
(2017),
24.P. Kersting, D. Biermann. Modeling techniques for simulating
workpiece deflections in NC milling P. Kersting, D. Biermann Institute of
Machining Technology, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology 7
(2014) 48–54.
25.Daniel Bachrathy, Gabor Stepan. Improved prediction of stability lobes
with extended multi frequency solution Daniel Bachrathy, Gabor Stepan. CIRP
Annals – Manufacturing Technology 62 (2013) 411–414.
26.Xiao Jian Zhang, Cai Hua Xiong ,Ye Ding, Ming Jun Feng, You Lun
Xiong Milling stability analysis with simultaneously considering the structural mode
coupling effect and regenerative effect./ International Journal of Machine Tools
Manufacture53 (2012)127–140.
27.. Graham, M. Mehrpouya , R. Nagamune , S.S. Park. Robust prediction
of chatter stability in micro milling comparing edge theorem and LMI // CIRP
Journal of Manufacturing Science and Technology 7 (2014) 29–39.
28.Ahmad R.Yusoff , Neil D.Sims. Optimization of variable helix tool
geometryforregenerativechattermitigation//International
JournalofMachineTools&Manufacture51(2011).
29.Воронов С.А., Иванов И.И., Киселев И.А. Исследование процесса
фрезерования на основе редуцированной динамической модели инструмента.
/ Проблемы машиностроения и надежности машин № 1, 2015.
30.Колоскова А.В., Киселёв И.А., Иванов И.И. Моделирование
динамики процесса точения с учетом податливости обрабатываемой детали //
Интернет-журнал«НАУКОВЕДЕНИЕ»Том9,№2(2017)
http://naukovedenie.ru/PDF/36TVN217.pdf (доступ свободный).
31.Иванов И.И., Воронов С.А., Киселев И.А. Моделирование
динамики фрезерования с управлением скростью вращения шпинделя.
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана,
105005, г.Москва, ул. 2-я Бауманская, д.5, стр.1 2015 г.
32.Колоскова А.В., Киселёв И.А., Иванов И.И. Моделирование
динамики процесса точения с учетом податливости обрабатываемой детали //
Интернет-журнал«НАУКОВЕДЕНИЕ»Том9,№2(2017г)
http://naukovedenie.ru/PDF/36TVN217.pdf (доступ свободный).
33.ИвановИ.И,ВороновС.А,НиколаевС.М,КуцьВ.А.
Моделирование вибраций при плоском фрезеровании с коррекцией частоты
вращения в режиме реального времени. / Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э.
Баумана. Электрон. журн. 2017. № 03. С. 1–16. 2017г.
34.Куць В.А., Николаев С.М., Иванов И.И. Метод детектирования
автоколебаний узлов технологической системы при фрезерной обработке.
Часть 1: Описание и апробация алгоритма детектирования // Интернет-журнал
«НАУКОВЕДЕНИЕ»Том8,№6(2016)
http://naukovedenie.ru/PDF/132TVN616.pdf (доступ свободный).
35.Y. Altintas , O. Tuysuz , M. Habibi , Z.L. Li.Virtual compensation of
deflection errors in ball end milling of flexible blades. CIRP Annals – Manufacturing
Technology 67 (2018).
36.Логунов, А.В. Жаропрочные никелевые сплавы для лопаток и
дисков газовых турбин /А.В. Логунов. – Рыбинск: Издательский дом
«Газотурбинные технологии». – 2017. – 854 с , 12.
37.И. Афонасов.Выбор оптимальных режимов резания при точении
титановых сплавов.
38.Ю. Кулагин , Я. Е. Бейгельзимер. Технологические особенности
изготовления лопаток компрессора ГТД из титановых сплавов с применением
винтовой экструзии.
39.В. Н. Варюхин2 , Д. В. Распорня2, Справочное руководство ISCAR
Обработка титана
40.Расчет режимов резания при механической обработке металлов и
сплавов [Э.Г. Бабенко].pdf
41.Справочник технолога том 1 (Косилова А.Г.).djvu]
42.Справочник технолога том 2 (Косилова А.Г.).djvu,

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Татьяна С. кандидат наук
    4.9 (298 отзывов)
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (пос... Читать все
    Большой опыт работы. Кандидаты химических, биологических, технических, экономических, юридических, философских наук. Участие в НИОКР, Только актуальная литература (поставки напрямую с издательств), доступ к библиотеке диссертаций РГБ
    #Кандидатские #Магистерские
    551 Выполненная работа
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету