Системное проектирование технологических процессов изготовления и восстановления деталей и узлов машин

ВВЕДЕНИЕ 8 РАЗДЕЛ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛЕЙ 16 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ 19 1.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ 19 1.2. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РОССИИ 22 1.2.1. Разработка технологических процессов с использованием аналогов 22 1.2.2. Проектирование единичных технологических процессов 27 1.3. ЗАРУБЕЖНЫЕ ПОДХОДЫ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 27 1.3.1. Вариативный подход 28 1.3.2. Генеративный подход 29 1.3.3. Попытки использования формализованных математических инструментов 30 1.4. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА, ЕЁ РОЛЬ И ЗНАЧИМОСТЬ 31 1.4.1. Влияние конструкторско-технологической подготовки на эффективность работы предприятия 31 1.4.2. Принципиальная схема построения производства (основные производственные потоки) 33 1.5. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ 36 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И ЗАДАЧИ ФОРМАЛИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ 38 2.1. ТЕХНОЛОГИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ 39 2.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ ДЕТАЛЕЙ 39 2.2.1. Технологии формования 40 2.2.2. Аддитивные технологии 41 2.2.3. Субтрактивные технологии 42 2.3. КОНЦЕПЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУБТРАКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 44 2.4. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ ДЕТАЛИ 44 2.5. СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ 45 2.5.1. Элементы технологического процесса 46 2.5.2. Структура технологического процесса 47 2.5.3. Информационное пространство существования технологических образов детале-сборочных единиц 49 2.5.4. Классы P и NP сложных задач 50 3. ТЕОРИЯ ФОРМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУБТРАКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 51 3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ФОРМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУБТРАКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 51 3.2. ПРОБЛЕМЫ ОПИСАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ ДЕТАЛЕЙ 54 3.2.1. История развития и современное состояние геометрии 55 3.2.2. Размерности геометрических пространств и степени свободы объектов 56 3.2.3. Задание поверхности в трехмерном пространстве 57 3.2.4. Современные проблемы представления геометрической конфигурации изделий и их элементов 59 3.2.5. Развитие теории проектирования единичных технологических процессов 62 3.3. ГЕОМЕТРИЯ НЕИДЕАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ 64 3.3.1. Краткие основы геометрии неидеальных объектов 65 3.3.2. Представление элементарных поверхностей в шестимерном пространстве 68 4. ТЕОРИЯ СИНТЕЗА МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 74 4.1. СУЩЕСТВУЮЩЕЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ 74 4.1.1. Представление методов и схем обработки поверхностей 74 4.1.2. Классификация методов формообразования поверхностей по Грановскому Г.И. 77 4.1.3. Кинематические схемы формообразования в отечественной литературе 81 4.2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИНТЕЗА МЕТОДОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛИ 83 4.2.1. Классификация методов формообразования, предложенная Лелюхиным В.Е. 84 4.2.2. Представление формообразующих движений в пространстве 87 4.2.3. Описание движений металлорежущих станков и приспособлений 87 4.2.4. Синтез методов формообразования поверхностей 90 5. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИ ОБРАБОТКЕ ДЕТАЛИ 94 5.1. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ДЕТАЛИ 95 5.2. ПРИНЦИПЫ БАЗИРОВАНИЯ ДЕТАЛИ ПРИ ОБРАБОТКЕ 96 5.2.1. Степени свободы и неопределенность базирования 97 5.2.2. Разрешение неопределенности базирования 99 5.2.3. Влияние размерных связей на выбор баз и схем базирования 101 5.3. МОДЕЛЬ ПОИСКА ТЕХНОЛОГИИ, ПОРОЖДАЮЩЕЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ ДЕТАЛИ 107 5.3.1. Построение графов размерных связей 110 5.3.2. Моделирование смены баз при обработке сторон 113 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 122 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ I РАЗДЕЛА 122 РАЗДЕЛ II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 129 6. НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 129 6.1. СИСТЕМНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЕМ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ 129 6.2. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 133 6.3. ЭТАПЫ И УРОВНИ СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 139 6.4. ВЫБОР МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЯ 149 6.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ И ПРИПУСКОВ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ОБРАБОТКУ 156 6.6. ВЫБОР МЕТОДА ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЯ 159 6.7. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ МАТЕРИАЛА ДЕТАЛИ ПРИ ЕЕ ВОССТАНОВЛЕНИИ И УПРОЧНЕНИИ 169 6.7.1. Разработка математических моделей при исследовании технологических процессов восстановления и упрочнения деталей 170 6.7.2. Выбор режимов формирования параметров поверхностного слоя материала детали при ее восстановлении и упрочнении 176 6.8. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ВОССТАНОВЛЕННЫХ И УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ 180 6.8.1. Современные физические основы прогнозирования долговечности материалов и деталей 181 6.8.2. Методы прогнозирования долговечности деталей 186 6.8.3. Методики прогнозирования долговечности деталей 187 6.9. УПРАВЛЕНИЕ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ОТВЕТСТВЕННЫХВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ДЕТАЛЕЙ СУДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ 195 7. ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ И УПРОЧНЕНИИ ЧУГУННЫХ ДЕТАЛЕЙ 199 7.1. СТРУКТУРНЫЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРОГО ЧУГУНА 199 7.2. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СВОЙСТВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЧУГУНА, ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ СВАРКИ И НАПЛАВКИ 203 7.3. ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПРИ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКЕ СПЛАВОВ НА НИКЕЛЕВОЙ ОСНОВЕ 213 7.3.1. Влияние химического состава присадочного материала на формирование свойств материала поверхностного слоя при наплавке серого чугуна 213 7.3.2. Управление формированием параметров материала поверхностного слоя при плазменной наплавке серого чугуна 216 7.4. ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПРИ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКЕ МЕДНЫХ СПЛАВОВ 225 7.5. ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРОГО ЧУГУНА СПОСОБОМ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ 235 7.6. ФОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ СВАРНЫХ ШВОВ 247 8. ВОССТАНОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ 252 8.1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ И ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СУДОВЫХ СРЕДНЕОБОРОТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ 8.1.1. Анализ видов, причин, развития и последствий отказов подшипников коленчатых валов судовых среднеоборотных дизелей 252 8.1.2. Методы восстановления и упрочнения коленчатых валов 262 8.1.3. Восстановление коленчатых валов наплавкой 263 8.1.4. Восстановление коленчатых валов напылением 265 8.1.5. Конструктивные особенности вкладышей подшипников скольжения коленчатого вала 267 8.1.6. Проектирование технологии восстановления вкладышей подшипников судовых среднеоборотных дизелей 273 8.1.6.1. Выбор материала для антифрикционного слоя вкладышей подшипников 274 8.1.6.2. Выбор способа нанесения антифрикционного слоя на вкладыши подшипников 278 8.1.6.3. Исследования влияния параметров режима и оборудования при плазменном напылении на служебные свойства вкладышей подшипников 281 8.1.6.4. Технологический процесс восстановления вкладышей подшипников плазменным напылением 292 8.1.7. Повышение триботехнических свойств подшипников скольжения нанесением приработочных покрытий 295 8.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ВТУЛОК ЦИЛИНДРОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ 301 8.2.1. Отказы втулок цилиндров и причины их возникновения 301 8.2.2. Методы восстановления и упрочнения втулок цилиндров судовых дизелей 304 8.2.3. Технологические процессы восстановления и упрочнения рабочей поверхности втулок цилиндров 305 8.2.4. Восстановление посадочных поверхностей втулок цилиндров 314 8.2.5. Повышение кавитационно-эрозионной стойкости втулок цилиндров судовых дизелей 316 8.2.6. Восстановление и упрочнение втулок цилиндров при образовании трещин в галтели опорного бурта 321 8.3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВЫПУСКНЫХ КЛАПАНОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ 323 8.3.1. Отказы выпускных клапанов и причины их возникновения 323 8.3.2. Способы восстановления уплотнительного пояса тарелки клапана 324 8.3.3. Материалы, используемые для наплавки клапанов 330 8.3.4. Технологический процесс восстановления выпускных клапанов 332 9. ОБРАБОТКА И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ И УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ 335 9.1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 335 9.1.1. Инструментальные материалы для лезвийного режущего инструмента 336 9.1.2. Абразивные материалы для шлифовальных кругов 341 9.1.3. Сравнительный анализ служебных свойств инструментальных материалов 345 9.2. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ, ВОССТАНОВЛЕННЫХ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ 350 9.2.1. Особенности обработки высокопрочных, тугоплавких и износостойких наплавленных материалов 350 9.2.2. Механическая обработка напыленных покрытий 354 9.3. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА 357 9.4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПОКРЫТИЙ 359 10. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 360 10.1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 360 10.2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАТРАТ НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НАПЛАВКОЙ ИЛИ НАПЫЛЕНИЕМ 362 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ II РАЗДЕЛА 363 ПРИЛОЖЕНИЯ 367 1. МИНИМАЛЬНО НЕОБХОДИМЫЙ ОБЪЕМ НАБЛЮДЕНИЙ ПРИ НОРМАЛЬНОМ ЗАКОНЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН 367 2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ФОРМИРОВАНИЮ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛА ПРИ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКЕ МЕДНЫХ СПЛАВОВ НА ЧУГУН 368 3. ФОРМИРОВАНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПРИ ППД СВАРНЫХ ШВОВ 375 4. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА МОДЕЛЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ АНТИФРИКЦИОННОГО СЛОЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПЛАЗМЕННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ 377