Дослідження напружено-деформованого та термодинамічноuо стану механічного оброблення деталей з алюмінієвих сплавів в системі DEFORM 2/3D
Автор: Мальон Андрій Вікторович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології машинобудування
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дана робота присвячена дослідженню процесів токарного різання алюмінієвих сплавів із використанням програмного середовища DEFORM. Основна увага приділена впливу таких параметрів, як глибина та швидкість різання, на температурний стан та сили у зоні різання. Метою роботи є оптимізація процесів механічної обробки з урахуванням фізико-механічних властивостей матеріалів. У роботі розглядаються теоретичні основи використання алюмінію та його сплавів у промисловості, включаючи їхні властивості та характеристики, що роблять їх ідеальними для застосувань, де важливі легкість, корозійна стійкість і оброблюваність. Під час експериментів досліджено вплив глибини різання в діапазоні від 0,5 до 2 мм та швидкості різання від 60 до 240 м/хв на зміну температури та сил. Отримані результати свідчать, що зі збільшенням глибини різання суттєво зростають сили та температури у зоні контакту інструменту із заготовкою, причому цей вплив має нелінійний характер. Водночас вплив швидкості різання є менш значним, але все ж визначальним для стабільності процесу різання. Найбільше тепловиділення зафіксовано в зоні контакту стружки з передньою поверхнею різця. Робота доводить, що глибина різання є ключовим фактором для управління навантаженням на інструмент, тоді як швидкість різання сприяє оптимізації теплового режиму. Аналіз даних дозволив запропонувати рекомендації щодо вибору оптимальних параметрів різання для забезпечення ефективності та надійності технологічних процесів. В інженерній частині магістерської кваліфікаційної роботи для заданої деталі «Корпус 2024/РІТМ» було розроблено технологічний маршрут її оброблення. У технологічній частині МКР виконано загальну характеристику заданої деталі. Визначено клас, базові поверхні, робоче призначення, вимоги до точності. Проаналізовано матеріал, з якого виготовляється деталь. Було проведено наближене нормування технологічного процесу оброблення деталі та попередньо визначено тип виробництва - середньосерійний, організаційна форма виробництва - групова. Вирахувано річну програму запуску, такт випуску. При відпрацюванні конструкції деталі «Корпус» розглядалися якісні і кількісні показники технологічності, встановлено, що деталь технологічна за коефіцієнтами точності, шорсткості, уніфікації. Після цього розглядалися декілька методів отримання заготовки: лиття в піщано-глинисті форми та по виплавлюваних моделях, обраний більш економічний. Заготовка заданої деталі – виливок, виконаний литтям в піщані форми. Було визначено методи оброблення поверхонь та їх кількість. Для цього необхідно визначити розрахункове уточнення. Розрахунок проводився для найточнішої поверхні, для інших поверхонь деталі всі показники зводилися у таблицю та визначалися методи оброблення аналітичним способом. Схеми базування для оброблення всіх поверхонь деталі «Корпус» представлені у пояснювальній записці. Складено план оброблення деталі «Корпус», на основі якого розроблявся оптимальний варіант технологічного процесу оброблення заданої деталі. Технологічний процес складається чотирьох технологічних операцій, всі чотири з яких виконувалися із застосуванням верстатів з ЧПК. В технологічній частині розглядалася методика встановлення припусків. Припуски на оброблення поверхонь призначалися на основі розрахунково-аналітичного та табличного методів. Детальний розрахунок проводився для найточніших, для решти припуски призначалися табличним методом. Також був проведений розмірний аналіз технологічного процесу, який є необхідним для налагодження верстату. Зображено конструкторсько-технологічні графи. Було проведено розрахунок режимів різання та вибрано основне технологічне устаткування. У пункті трудове нормування визначався штучний час по кожній операції. Був спроектований верстатний пристрій для обробки зовнішньої сторони деталі на вертикально-фрезерній операції, сумарної похибки оброблення, проведено розрахунок сили затиску та параметрів силового приводу. Був спроектований контрольний пристрій для перевірки відхилення від концентричності канавки, сумарної похибки оброблення, проведено необхідні розрахунки. Було проведено розрахунок цеху та спроектовано план дільниці. В економічній частині проведено розрахунки, що підтверджують економічну доцільність впровадження методів чисельного моделювання, які дозволяють значно скоротити витрати на фізичні експерименти. Вартість реалізації проекту на етапі розробки є прийнятною як для підприємств, так і для кінцевих споживачів, що робить проект економічно обґрунтованим. Виконано графічну частину кваліфікаційної роботи, зображено встановлювальний та контрольно-вимірювальний пристрої та розроблено їхню специфікацію. Складено необхідну технічну та конструкторську документацію. Ключові слова: алюмінієві сплави, температурний стан, сили різання, глибина різання, швидкість різання, DEFORM-2D, механічна обробка, теплові процеси, технологічний маршрут, верстатний пристрій, контрольний пристрій, режими різання, розмірний аналіз, проектування дільниці.