Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время Социалистическая Республика Вьетнам уверенно идёт по пути развития и индустриализации своей экономики, одной из важнейших отраслей которой является машиностроение. Современные отрасли машиностроения постоянно нуждаются в полуфабрикатах и деталях, к которым предъявляются высокие требования по качеству, связанные с физико-механическими свойствами, геометрической точностью изготовления, шероховатостью поверхности и рядом других параметров. Большое количество практически важных вопросов, касающихся холодного обратного выдавливания, в настоящее время достаточно хорошо изучены и основные результаты сведены в справочники и пособия. Тем не менее, проектирование новых и оптимизация существующих технологических процессов приводит к необходимости решения новых конкретных задач с учётом их специфики.
Исследуемые процессы холодного обратного выдавливания относятся к прогрессивным методам обработки металлов давлением и позволяют значительно уменьшить расход материалов на изделие, повысить точность заготовок, производительность труда и снизить трудоемкость изготовления благодаря использованию высоких степеней деформаций. Однако использование в технологических циклах операций холодного выдавливания требует очень точного выбора режимов деформирования, геометрии рабочего инструмента, смазочных материалов, определенного сочетания механических и пластических свойств заготовки.
Таким образом, актуальной задачей является теоретическое обоснование рациональных технологических режимов операции холодного обратного выдавливания прутковых заготовок, обеспечивающих снижение материалоемкости, заданное качество и сокращение сроков подготовки производства новых изделий.
Цель работы. Повышение эффективности изготовления цилиндрических деталей методом холодного обратного выдавливания из прутковых заготовок, на основе установления теоретически обоснованных режимов пластического деформирования с использованием точных методов расчета и современных достижений вычислительной техники, обеспечивающих формирование требуемых эксплуатационных свойств, а также сокращение трудоемкости и материалоемкости.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи исследований:
-
Сформулировать основные уравнения и соотношения объемного пластического течения, позволяющие с привлечением метода конечных элементов учитывать неоднородность деформаций и напряжения, кинематические, деформационные, силовые характеристики в процессе обратного выдавливания;
-
Построить математическую модель для расчета процесса холодного обратного выдавливания цилиндрических заготовок в условиях объемной деформации с использованием пакета прикладных программ DEFORM-3D V6.1;
-
Установить влияние технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния, величину повреждаемости, неоднородность интенсивности деформации и сопротивления материала пластическому деформированию в стенке поковки, силовые режимы операции обратного выдавливания;
-
Провести расчет повреждаемости материала при обратном выдавливании цилиндрических поковок;
-
Дать рекомендации по проектированию технологических процессов изготовления цилиндрических деталей с заданными эксплуатационными свойствами с использованием операции холодного обратного выдавливания.
Объект исследования. Операция обратного выдавливания прутковых заготовок в режиме холодной штамповки.
Предмет исследования. Напряженно-деформированное состояние заготовки, и силовые режимы обратного выдавливания.
Методы исследования. Теоретические исследования процесса холодного обратного выдавливания цилиндрических поковок выполнены с использованием основных положений теории пластичности с пластической неоднородности материала и деформационной повреждаемости. Анализ напряженно-деформированного состояния и расчет силовых параметров процесса обратного выдавливания осуществлен численно методом конечных элементов.
Автор защищает:
на основе решения известных уравнений при вводимых граничных условий полученную картину напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе обратного выдавливания;
результаты теоретических исследований процесса обратного выдавливания;
закономерности влияния технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, коэффициента трения и степени деформации на кинематику течения материала, напряженное и деформированное состояния заготовки, повреждаемость, неоднородность интенсивности деформации и сопротивления материала пластическому деформированию в стенке поковки, силовые режимы операции обратного выдавливания;
разработанные рекомендации по проектированию технологии изготовления заготовок латунных гильз охотничьих патронов на базе операций обратного выдавливания из прутковых заготовок.
Научная новизна. Установлены закономерности изменения кинематики течения материала и напряженно-деформированного состояния, пластической неоднородности материала от технологических параметров процесса холодного обратного выдавливания прутковых заготовок с учетом геометрий заготовки, граничных условий и степени деформации.
Практическая значимость. На основе выполненных исследований разработаны рекомендации и пакет адаптированных прикладных программ по расчету рациональных технологических параметров операции обратного выдавливания прутковых заготовок, обеспечивающих интенсификацию технологиче-
ских процессов, уменьшение трудоемкости и металлоемкости деталей, заданное качество их изготовления, сокращение сроков подготовки производства новых изделий.
Реализация работы. Отдельные результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе при подготовке специалистов и магистров по специальности 170104 «Высокоэнергетические устройства автоматических систем» и включены в разделы лекционных курсов «Технологическая механика», «Современные методы подготовки производства», а также в научно-исследовательской работе студентов при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научно-технической конференции «Автоматизация; проблемы, идеи, решения» (АПИР-14, АПИР-16, АПИР-17) (г. Тула: ТулГУ, 2009, 2011, 2012 г.), на Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых "Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов" (г. Тула, 2010, 2012), на ежегодной магистерской научно-технической конференции Тульского государственного университета (Тула, 2009, 2010), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2010-2012).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 работы в изданиях, входящих в Перечень рецензируемых научных журналов ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников из 115 наименований, 2 приложения и включает 100 страниц машинописного текста, содержит 34 рисунка и 5 таблиц. Общий объем - 124 страницы.
