Учебное пособие 782

технический университет

УДК 681.51: 621, 923

ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ КЛАССОВ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

В.Н. Старов, И.В. Илларионов, М.Н. Краснова, А.А. Филь

Важной задачей повышения эффективности использования режущих инструментов для механообработки является построение модели классов предметной области которая описывает ее статическую структуру в виде иерархии классов и отношений между ними.

Поскольку проектирование крупных программных систем приводит к созданию сложных программных продуктов, состоящих из множества взаимодействующих модулей и сотен тысяч строк исходного кода, в настоящее время единственной, практически пригодной методологией для решения подобных задач является объект- но-ориентированный подход описания системы классов режущих инструментов.

Объектно-ориентированный подход требует, чтобы проектируемая система была представлена в виде набора самостоятельных сущностей (объектов), которые могут взаимодействовать друг с другом. Каждый объект должен содержать всю относящуюся к нему информацию, включая набор методов, позволяющих ему реализовать свое собственное поведение с учетом взаимодействия с внешней по отношению к объекту средой.

Стандартом, реализующим объектный подход, на сегодняшний день служит унифицированный язык моделирования - Unified Modeling Language. В рамках предложенного подхода, с использованием средств и методик UML была разработана иерархическая система классов инструментов, предназначенных для физикохимических и механических, а также алмазно-абразивных методов обработки деталей из различных материалов двух групп - металлов и неметаллов.

Вершина разработанной системы реализуется в виде набора виртуальных классов, описывающих свойства инструмента и его действия. Далее для них проектируются потомки (тоже абстрактные классы) и на нижней ступени иерархии программной системы - конкретные типы инструментов для выбранного метода обработки. Эти

типы не являются абстрактными, что означает возможность создания объекта такого класса. Поскольку они являются потомками базовых абстрактных, при их определении не требуется каждый раз описывать параметры, свойства и действия, а достаточно указать, например, структуру, параметры, характеристики и иные свойства конкретного вида и типа инструмента.

Построенная информационная модель применима в информа- ционно-технологических системах управления качеством продукции для описания производственной среды предприятия как структурной составляющей единого электронного описания производства, в частности, инструментальной среды завода.

Воронежский государственный технический университет

Раздел 4. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

УДК 669.13.(03)

О ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ СВОЙСТВАМИ СЕРОГО ЧУГУНА ТЕРМООБРАБОТКОЙ

А.Н. Семичев, А.Н. Осинцев, О.В. Горожанкина, А.В. Дейнекина

Исследовались образцы серого фрикционного чугуна трех плавок с различным содержанием кремния, показавшие по результатам контроля механические свойства не соответствующие техническим условиям предъявляемым к чугунам используемым для изготовления тормозных колодок железнодорожного подвижного состава.

Проведена термообработка исследуемых объектов с длительным нагревом при температуре 850 0С и охлаждением со скоростями 0,028; 5; 150 и 600 градусов в секунду, что соответствовало режимам отжига, нормализации, закалки в масло и воду соответственно. Предложенные режимы термообработки создавали различный уровень термических и фазовых напряжений, позволяли получать различную структуру металлической основы чугуна, несколько меняли морфологию графитных включений, что и определяло изменение механических параметров и характера разрушения образцов.

После всех видов термообработки графитные выделения заметно сфероидезировались, а их размеры уменьшались с ростом скорости охлаждения. Замечены случаи разрыва графитного скелета при определенных видах термической обработки.

Оптимальный комплекс механических свойств, соответствующий техническим условиям предъявляемым к тормозным колодкам, получен после нормализации образцов, что вероятно можно связать с невысоким уровнем термических напряжений, достаточной прочностью и вязкостью металлической основы и некоторой коагуляцией видимо, в основном, вторичного графита после длительного нагрева и при таких скоростях охлаждения.

Подтверждением тому служат исследования поверхности изломов и характера распространения трещин. У нетермообработанных образцов и образцов подвергнутых отжигу разрушение шло за

счет нескольких активных трещин в разных уровнях по графитному скелету. После больших скоростей охлаждения, как при закалке, заметно увеличивались размеры фасеток хрупкого скола, трещина локализовалась и распространялась магистрально, транскристаллитно, формируя практически гладкую поверхность. После нормализации размеры фасеток умеренные, активная трещина достаточно локализована и в процессе роста ветвится меняя направление, что говорит о невысокой скорости ее распространения.

Результаты исследований показывают возможность некоторого улучшения определенных механических свойств отливок из серого чугуна за счет рационального выбора режима их последующей термообработки и соответственно снижения процента литейного брака.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.78

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА ОТПУСКА НА УДАРНУЮ ВЯЗКОСТЬ И ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ

А.Н. Семичев, А.Н. Осинцев, О.Б. Логачев, О.В. Горожанкина, Н.А. Ломтева

Типовой термической обработкой заэвтектоидных углеродистых сталей используемых для изготовления инструмента холодной обработки металлов давлением является неполная закалка и низкий отпуск, которая обеспечивает формирование структуры с необходимой высокой твердостью и износостойкостью, но при низкой ударной вязкости на уровне 1 МДж/м2.

Как показывает практика, изменением температурного режима отпуска можно улучшить вязкость, но за счет снижения прочностных характеристик.

Настоящее исследование посвящено изучению возможностей повышения ударной вязкости сталей У10 и У10А путем варьирования временного параметра стандартного отпуска при температуре 200 0С. Проводился однократный отпуск в течение одного и шести

часов, а также шестикратный отпуск с длительностью каждого цикла в один час.

Эксперименты показали, что изменение технологии проведения отпуска практически не меняло значения твердости, однако ударная вязкость КСU заметно возрастала с увеличением длительности отпуска, достигая в стали У10А наибольшего значения 4,75 МДж/м2 после шестикратного отпуска при значении 0,91 МДж/м2 после закалки. Растет также и характеристика пластичности при испытании на ударный изгиб (угол загиба).

Такое поведение свойств вероятно связано не с фазовым составом сталей, а с количеством, местовыделением и морфологией фаз. Металлографически установлено, что простое увеличение длительности отпуска, благоприятствуя росту общего количества карбидов железа, одновременно способствует их коагуляции, в то время, как многократный отпуск оставляет карбиды мелкодисперсными, статистически распределенными по телу зерна. Изменение количества и степени дисперсности карбидов железа мало влияет на твердость высокоуглеродистых сталей, но высокая их дисперсность снижает хрупкость.

Фрактографические исследования образцов, разрушенных после отпуска на маятниковом копре МК-30, во всех случаях показали явный квазихрупкий характер разрушения, однако после отпуска в 1 час участки крупного скола крупные и разрушение идет за счет нескольких активных трещин. С увеличением длительности отпуска до шести часов размеры областей скола растут, излом становится более грубым, источник разрушения концентрируется, как правило, в зоне одной активной трещины. Шестикратный отпуск препятствовал локализации зоны начала разрушения, которое происходило за счет появления большого числа низкоактивных мелких трещин, что благоприятно сказывается на вязких параметрах разрушения увеличивая энергетические затраты как на зарождение, так и на распространение трещин.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.78

ПУТИ ПОЫВШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ КОМПРЕССОРОВ

А. Н. Осинцев, А.Н. Семичев, Е.С. Булавин

Успешное решение задачи повышения долговечности деталей компрессоров возможно лишь при тщательном изучении коррозионной стойкости и процессов трения и износа материалов, применяемых для их изготовления, в среде различных газов. Основной задачей данного исследования является изыскание материалов, которыми можно заменить бронзу при сохранении довольно высокой долговечности компрессоров и снижении

стоимости их производства.

Материалы, применяемые для изготовления деталей компрессоров, должны обладать достаточной коррозионной стойкостью, а также высокой технологичностью. Кроме того, эти мате-

риалы должны иметь высокую плотность.

В настоящее время предусматривается широкое применение в промышленности высококачественных и недефицитных

материалов.

Наиболее вероятным материалом для замены дорогостоящих медных сплавов являются серые легированные и высоко-

прочные чугуны с шаровидным графитом.

Но, наряду с известными преимуществами чугуна, как антифрикционного материала, он обладает и рядом недостатков, к

числу которых относится низкая коррозионная стойкость, недостаточно высокие механические свойства.

Однако имеется целый ряд дынных, указывающих на возможность частичного устранения этих недостатков благодаря

легированию, модифицированию магнием и применению специальных видов термической обработки.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.78

ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ

СПЛАВА ЭИ-617

А. И. Осинцев, А.Н. Семичев, В.В. Томкевич

Дальнейшее совершенствование реактивных двигателей определяется во многом успехами как в области разработки новых жаропрочных сплавов на основе тугоплавких металлов, так и итогами решения проблем разработки оптимальной технологии изготовления элементов конструкции, в том числе из сплавов, которые, уже хорошо зарекомендовали себя, широко применяются в настоящее время.

Усталостные испытания при высоких температурах в первом приближении достаточно полно моделируют условия работы материала лопатки газовой турбины, поэтому представило большой практический интерес получить систематические данные о влиянии температуры испытания и способа окончательной полировки на структуру и свойства промышленного лопаточного сплава ЭИ617. Решение этой задачи и составляет существо работы.

Выявлено ускоряющее влияние вибрационной нагрузки на структуру и степень упрочнения материала сердцевины и поверхностного слоя образцов в процессе испытания на выносливость и дано объяснение механизма этого влияния.

Дано объяснение особенностей температурной зависимости усталостной прочности сплава после электрохимической и механической полировок поверхности образцов с точки зрения изменений тонкой кристаллической и дислокационной структуры приповерхностного слоя.

Показано, что уровень прочности тонкого приповерхностного слоя, предопределяющего величину предела усталостного сплава при той или иной температуре, зависит прежде всего от тонкой структуры кристаллов пересыщенного твердого раствора в исследуемом сплаве, сформированной при его термической обработке и несколько измененной в результате длительного воздействия температуры и вибрационной нагрузки.

Воронежский государственный технический университет

Раздел 5. САПР В МАШИНОСТРОЕНИИ

УДК 621

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА КООРДИНАТ ОСЕЙ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС В МНОГОШПИНДЕЛЬНЫХ ГОЛОВКАХ

И.А. Чернышова, В.И. Корнеев

Разработана программа для расчета координат в случае сцепления ведущего колеса с тремя различными зубчатыми колесами внешнего зацепления, обеспечивающих различные числа оборотов рабочих шпинделей головки.

Программа написана в среде Borland Delphi 4.0. Для нормальной работы программы на компьютере должна быть установлена ОС

Windows 95 или выше.

Для работы требуется компьютер с процессором не ниже Intel Pentium 120, ОЗУ не менее 8 Мб. Программный продукт состоит из файла: resez.exe и требует 200Кб места на винчестере или гибком диске.

Для начала работы с программой, необходимо открыть файл resez.exe. После запуска этого файла на экране отображается запрос о вводе начальных данных. Также на экране отображается основной чертеж для поставленной задачи. После ввода начальных данных осуществляется программный расчет по нажатию кнопки «Вычисление». На экране отображаются полученные результаты.

Алгоритм программы.

1.На начальном этапе осуществляем ввод исходных данных, необходимых для решения задачи. Объявляем типы переменных, используемых в основных расчетах.

Проводим расчет параметров по заранее известным формулам. Источником данных является компонент TEdit среды Delphi. Строковые данные преобразуются в числовые с помощью процедуры

StrToFloat(String).

2.Полученные данные преобразуем снова в строку, подготавливая тем самым значение к выводу на экран, процедурой Str(Строка, Значение), где Строка – число в формате String, а Значение - переменная в формате Real.

3. Выводим полученную строку в компоненту TMemo мето-

дом Add.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.9.042

ТРЕХМЕРНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ

Е.Д. Федорков, Ю.С. Скрипченко, Д.Е. Пачевский

Система 3D Studio MAX позволяет создавать трехмерные изображения объектов и компоновать из них реалистичные изображения, что при проектировании значительно упрощает работу инженеров и дизайнеров. При проектировании производственных подразделений система позволяет получить предварительное трехмерное представление самого подразделения, либо како-то из его частей. Это дает возможность наиболее рационально расставить технологическое и др. оборудование на производственных площадях подразделения, выделить места для передвижения людей и грузопотоков, правильно расположить осветительные приборы, возможность рассматривать объекты с разных точек зрения, подобрать оптимальный цвет стен, или координально изменить дизайн помещения. Возможность создавать файлы анимации позволит дать представление о том, как реально будет выглядеть производственное подразделение с технологическим оборудованием.

Работа с системой может быть представлена в следующем порядке:

Первоначально создается желаемый каркас с помощью примитивов (параллелепипед, цилиндр …) или сплайнов.

Контуры оборудования и строительные конструкции зданий можно представить с помощью примитивов “параллелепипед”, или с помощью лофтинга и сплайнов. Наиболее подходящим является лофтинг.

Реалистичное изображение освещенности подразделения можно показать при активизации функцию “отбрасывать тени”.