Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса, уточнение целей и задач исследования 11
1.1. Требования к качеству поковок 11
1.2. Влияние волокнистого строения поковок на качество получаемых деталей 12
1.3. Существующие методики проектирования поковок с направленным волокнистым строением 19
1.4. Анализ способов получения поковок с направленным волокнистым строением 28
1.5. Существующие технологии производства поковок типа стержня с полусферическим фланцем 31
1.6. Способы оценки волокнистого строения поковок 35
1.7. Выводы по главе 1 38
Глава 2. Выбор схемы штамповки и основных технологических параметров, влияющих на волокнистую структуру поковок типа стержня с полусферическим фланцем на основе компьютерного моделирования 40
2.1. Выбор CAD-CAE системы для вычислительного эксперимента 40
2.2. Создание модели объекта исследования для вычислительного эксперимента 41
2.3. Моделирование схем высадки и выбор рационального способа получения поковок типа стержня с полусферическим фланцем 49
2.4. Определение корреляционной зависимости между показателями ориентации волокон поковок типа стержня с полусферическим фланцем из сплава алюминия АД0 и стали 45 53
2.5. Отбор факторов, влияющих на ориентацию волокон в поковках типа стержня с полусферическим фланцем 59 Стр.
2.6. Выводы по главе 2 63
Глава 3. Исследование процесса высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем на основе численного и физического экспериментов. Сравнение результатов численного и физического экспериментов 65
3.1. Компьютерное моделирование процесса горячей высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем на основе факторного эксперимента 65
3.2. Расчет энергосиловых параметров при высадке 78
3.2.1. Определение энергосиловых параметров с помощью метода верхней оценки 79
3.2.2. Определение энергосиловых параметров с помощью метода конечных элементов 87
3.2.3. Аналитическое определение энергосиловых параметров (вариант №1) 88
3.2.4 Аналитическое определение энергосиловых параметров (вариант №2) 89
3.2.5. Сравнение результатов расчета силы деформирования по четырем рассмотренным методикам 92
3.3. Физическое моделирование процесса высадки 95
3.3.1. Высадка поковок из алюминиевых заготовок 95
3.3.2. Высадка поковок из стальных заготовок 102
3.4. Выводы по главе 3 104
Глава 4. Разработка методики проектирования технологического процесса высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением и примеры ее применения 106 Стр.
4.1. Структура методики проектирования технологического процесса высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением 106
4.2. Пример расчета при проектировании поковки шаровой опоры грузового автомобиля УРАЛ 118
4.3. Выводы по главе 4 124
Общие выводы 125
Список литературы
- Существующие методики проектирования поковок с направленным волокнистым строением
- Моделирование схем высадки и выбор рационального способа получения поковок типа стержня с полусферическим фланцем
- Определение энергосиловых параметров с помощью метода верхней оценки
- Пример расчета при проектировании поковки шаровой опоры грузового автомобиля УРАЛ
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время горячей штамповкой изготавливают поковки широкой номенклатуры для машиностроения, особенно из конструкционных сталей. Современная тенденция машиностроения - повышение требований к качеству и усложнение формы поковок, получаемых штамповкой, что в свою очередь, в условиях жесткой конкуренции современного рынка ставит перед технологическими службами предприятий задачу получения в сжатые сроки поковок сложной формы при жестких допусках на размеры, с заданными свойствами при малой себестоимости.
Задача увеличения надежности и долговечности штампованных изделий без изменения способа выплавки и обработки жидкого металла при получении исходной заготовки может быть решена путем создания таких технологических процессов штамповки и таких схем течения металла, которые обеспечат в поковках заданную макроструктуру, согласованную с условиями эксплуатации изделий, и требуемую анизотропию физико-механических свойств. Ранее проведенные В.А. Тюриным, Е.И. Семеновым, В.Ю. Лавриненко, И.С. Зиновьевым, О.А. Белокуровым, Y. Zhang и др. исследования показали, что повышение надежности и долговечности штампованных изделий ответственного назначения типа подшипников, шаровых опор автомобилей, коленчатых валов и т.д. в значительной степени связано с распределением волокнистого строения (макроструктуры) материала. Создание в поковках направленного волокнистого строения позволяет повысить до двух и более раз стойкость на истирание и долговечность в местах контакта трущихся деталей.
Поковки типа стержня с полусферическим фланцем получили широкое применение в машиностроении, особенно в автомобилестроении, в частности при производстве деталей кулисно-рычажных механизмов различных соединений с шаровой головкой. Эти детали выходят из строя в основном вследствие значительного изнашивания рабочих контактных поверхностей. Подобные детали получают путем высадки прутковой заготовки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ) и другими способами.
Возможность проведения эффективной штамповки поковок типа стержня с полусферическим фланцем и получение направленного волокнистого строения, способствующего повышению надежности и долговечности изготавливаемых из этих поковок деталей, зависит от различных факторов: исходное состояние и механические свойства деформируемого металла, способ перераспределения металла при штамповке, конфигурация инструмента, состояние рабочей поверхности инструмента (шероховатость, наличие смазочного материала и его вид).
В настоящее время технологический процесс получения на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением недостаточно изучен. Отсутствуют сформулированные требования к волокнистому строению поковок типа стержня с полусферическим фланцем, критерии оценки волокнистого строения этих поковок, отсутствуют практические рекомендации по проведению штамповки с направленным волокнистым строением.
В этой связи исследования формирования направленного волокнистого строения в поковках типа стержня с полусферическим фланцем имеет большое практическое значение, а разработка новых методик проектирования процессов горячей штамповки на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением является актуальной научно-технической задачей.
Объектом исследования в данной работе является технология получения поковок типа стержня с фланцем на ГКМ с направленным волокнистым строением.
Предметом исследования являются параметры технологического процесса высадки на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем.
Целью настоящей работы является повышение качества поковок типа стержня с полусферическим фланцем за счет обеспечения в них направленного волокнистого строения.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
Проведен анализ существующих способов получения направленного волокнистого строения в поковках, предложена схема штамповки поковок типа стержня с полусферическим фланцем, позволяющая управлять ориентацией волокон, и определены основные конструктивно-технологические факторы, влияющие на ориентацию волокон в поковке;
Предложены показатели, характеризующие волокнистое строение поковок типа стержня с полусферическим фланцем, получены их математические модели и оценена их адекватности;
Проведен анализ современных методов расчета сил деформирования при штамповке поковок типа стержня с полусферическим фланцем;
На основе проведенных исследований разработана методика проектирования процесса высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением.
Получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
Математические модели показателей ориентации волокон в поковках типа стержня с полусферическим фланцем (Pi, р2 и рср) после снятия припуска на механическую обработку в зависимости от конструктивно-технологических параметров процесса: относительная длина высадки \|/, относительная толщина стенки полусферы у, угол наклона деформирующей поверхности пуансона на предварительном штамповочном переходе а;
Научно обоснованная методика проектирования технологических процессов штамповки поковок типа стержня с полусферическим фланцем, позволяющая изготовлять поковки с заданным распределением волокон, учитывающая влияние величины припуска на механическую обработку на распределение волокон вдоль рабочих контактных поверхностей деталей, изготавливаемых из этих поковок.
Практическую значимость имеют следующие результаты:
Предложена новая технология штамповки поковок типа стержня с полусферическим фланцем, включающая дополнительный наборный переход, который в значительной степени определяет направленное волокнистое строение поковки, и разработан технологический процесс получения направленного волокнистого строения в поковке «Опора шаровая» для автомобиля «Урал» (6361Х-2304015) из стали ЗОХГСА.
Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: семинары кафедры «Технологии обработки давлением» МГТУ им. Н.Э. Баумана. М„ 2008, 2009, 2015.; IX Конгрессе «Кузнец-2009». Рязань, 2009.; VI Международной конференции «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов». М, 2015.
Методы исследований и достоверность результатов:
Экспериментальные исследования проводили на заготовках из алюминиевого сплава АД-0 и стали 45 в горячем состоянии на универсальной испытательной машине Instron 600 DX и на кривошипно-коленном прессе К0034 номинальной силой 2,5 МН, используя разработанную оснастку, моделирующую штамповку на 2
горизонтально-ковочных машинах (ГКМ). Эксперименты выполняли в лаборатории кафедры «Технологии обработки давлением» (МТ6) МГТУ им. Н.Э.Баумана. Численное моделирование процессов высадки на ГКМ проведено методом конечных элементов с использованием соответствующих математических моделей в программном комплексе Deform и пользовательского программирования в системе Absoft Fortran. Моделирование техпроцессов высадки на ГКМ поковок выполнено с использованием методов факторного планирования для построения математических моделей для расчета показателей ориентации волокон в поковке. Экспериментальные исследования макроструктуры в алюминиевых и стальных поковках выполнены на металлографических установках NEOPHOT 30 и Axiovert 200 M MAT. Для расчета энергосиловых параметров процесса высадки поковки типа стержня с полусферическим фланцем использованы метод верхней оценки и аналитические методы расчета на основе метода пластического течения в сферической системе координат. Таким образом, достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на использовании общепринятых в обработке металлов давлением математических методов моделирования с применением апробированных вычислительных программных комплексов и применении современного оборудования при проведении экспериментальных исследований.
Автор защищает: методику и результаты компьютерного моделирования процесса высадки на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением; математические модели для расчета углов ориентации волокон в поковках типа стержня с полусферическим фланцем (P1, р2 , Рср) при горячей высадке на ГКМ в зависимости от параметров технологического процесса \|/, у и а при различных значениях относительной глубины измерения углов выхода волокон 5; результаты экспериментальных исследований процесса высадки, полученные на алюминиевых и стальных образцах в горячем состоянии, служащие для подтверждения результатов компьютерного моделирования; таблицу волокнистых строений при высадке поковок типа стержня с полусферическим фланцем в зависимости от основных конструктивно-технологических факторов \|/, у, а, влияющих на ориентацию волокон; новую методику проектирования технологического процесса высадки на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем, включающую в себя анализ ориентации волокон в поковке.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 4-х опубликованных научных работах, из них в журналах по перечню ВАК РФ - 4 общим объемом 1.17 п.л.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Текст диссертации содержит 135 машинописных страницы, включая 33 таблицы, 70 рисунков и список литературы из 105 наименований.
Существующие методики проектирования поковок с направленным волокнистым строением
Другими словами задача состоит в повышении рабочих напряжений при эксплуатации деталей машин, сделанных из тех же марок сталей и сплавов. Эффект должен достигаться за счет более полного использования ресурса физико-механических свойств материала поковок.
В данной работе использованы заготовки (объекты деформирования), полученные деформированием литой структуры в процессе прессования и прокатки. Как известно, указанные способы деформирования приводят к дроблению кристаллитов и неметаллических включений, вытягиванию их в направлении прокатки и, несмотря на процессы рекристаллизации при горячей обработке давлением, к появлению так называемой волокнистости макроструктуры. Полученная в результате прокатки начальная ориентация волокон в исходной заготовке обладает анизотропией (первичной) свойств и сохраняется при последующих термических обработках.
Если макроструктура является результатом перемещения частиц заготовки, то управлять направлением волокон в конечном изделии возможно только последующей деформацией, например, в процессах ковки или штамповки путем создания необходимого направленного пластического макротечения металла заготовки. В результате, поковки приобретают вторичную или окончательную макроструктуру, характеризующуюся углами выхода волокон на контактные поверхности с деформирующим инструментом. За счет управления пластическим течением в процессах штамповки волокна первичной макроструктуры (заготовки) преобразуются в волокна вторичной макроструктуры, с требуемой ориентацией к рабочим поверхностям готового изделия. Это явление вызывает вторичную анизотропию свойств в поковках.
Процесс штамповки должен быть построен таким образом, чтобы в поковках волокна макроструктуры были перпендикулярны сжимающим или растягивающим напряжениям, возникающим в деталях при работе под нагрузкой. Направление касательных напряжений при этом должны быть в идеальном случае параллельны волокнам макроструктуры детали [1,9-12]. В результате пластической деформации в процессах прокатки, волочения, ковки и штамповки равноосные зерна и неметаллические включения, а также примеси на границах зерен, вытягиваются в направлении основной деформации с образованием волокнистой структуры [13]. Зерна и примеси обычно вытягиваются вдоль линий пластического течения металла, повторяющих контуры ковочных штампов (Рисунок 1.2) Установлено [13], что сопротивление разрушению кованых изделий может быть повышено, если линии пластического течения параллельны траекториям главных касательных напряжений и соответственно перпендикулярны направлению возможной трещины (перпендикулярны нормальным напряжениям). Рисунок 1.2. Линии пластического течения в поковке Таким образом, поковки имеют преимущество перед литыми деталями, в том числе, благодаря макроструктурной анизотропии, созданной деформацией. Здесь существенно то, что линии пластического течения в структуре изделия должны быть правильно ориентированы к напряженному состоянию нагружаемой детали. В противном случае, при неправильном использовании кованой детали, линии пластического течения способствуют легкому распространению трещин. Если рассмотреть показатели прочности и вязкости разрушения, то прослеживается следующая тенденция: с увеличением прочности понижается пластичность, вязкость разрушения (Кic). Другими словами при увеличении прочности стали увеличивается склонность к хрупкому разрушению. Однако современная наука термической обработки позволяет повышать вязкость разрушения за счет фрагментации (измельчения) микроструктуры. Другой путь увеличения вязкости разрушения – это удаление или нейтрализация элементов примесей, неметаллических включений, снижающих вязкость разрушения [14-16]. В условиях плоской деформации анизотропия свойств может быть количественно охарактеризована следующим показателем анизотропии Кан : Кан = 1 "Т, 0 \ Т,45 J (1.2) где аТ 0 и сгТ 45 пределы текучести материала призматических образцов, вырезанных соответственно под углами 0 и 45 градусов относительно направления деформации, при испытании на сжатие в условиях плоской деформации. Для большинства материалов Кан = 0,2 - 2,7 [17].
В работе [18] исследовалась контактная выносливость шарикоподшипниковых колец из стали ШХ15СГ с различной ориентацией волокон, показанных на Рисунке 1.3. Эти эксперименты показали увеличение контактной выносливости колец с поперечной ориентировкой волокна по сравнению с контактной выносливостью колец с торцовой ориентировкой волокна в 1,5-2 раза. На Рисунке 1.4 приведена зависимость долговечности подшипника от угла выхода волокна к нормали контактной площадки в зоне максимального нагружения. Максимальная долговечность получается в том случае, когда этот угол близок к 900, уменьшения угла выхода волокон к нормали рабочей поверхности приводит к резкому снижению долговечности.
Моделирование схем высадки и выбор рационального способа получения поковок типа стержня с полусферическим фланцем
Для разработки расчетного инструмента, позволяющего при проектировании технологического процесса высадки поковки типа стержня с полусферическим фланцем прогнозировать направленное волокнистое строение детали, использовали методы планирования факторного эксперимента. Современные CAD-CAE системы позволяют создать модели объекта исследования и проводить на их основе вычислительные эксперименты. При этом, экспериментатор получает возможность варьирования, при необходимости, большим числом факторов, экономить материальные и энергетические ресурсы, и, таким образом, повышать эффективность изучения объекта исследования при минимизации затрат.
В главе 1, на основе аналитического обзора литературы, показано, что вычислительные среды DEFORM-2D и DEFORM-3D получили наиболее широкое, по сравнению с аналогами, распространение при решении научных задач в сфере обработки металлов давлением. Применительно к задаче анализа напряженно-деформированного состояния и волокнистого строения поковок типа стержня с полусферическим фланцем, можно сформулировать несколько основных преимуществ системы DEFORM:
В этой связи для проведения вычислительного эксперимента с целью получения зависимостей, позволяющих прогнозировать ориентацию волокон, и с учетом того, что стержень с полусферическим фланцем является осесимметричным изделием, для проведения вычислительного эксперимента была выбрана система DEFORM-2D.
Для проведения экспериментальных исследований высадки поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением вначале использовали компьютерное моделирование горячей высадки стали холодной высадкой заготовок из пруткового алюминия 02О.ОЗ мм марки 1050А (АД-0, ГОСТ 4784-97,) в отожженном состоянии. Использование в качестве модельного материала алюминия, по данным работ [72,73,7,22,25,59], позволяет получить адекватные результаты, т.к. алюминий и его сплавы при холодной обработке обладают малым упрочнением и могут применяться в качестве модельного материала для горячей обработки. Лучше всего, сплавы алюминия удовлетворяют условиям моделирования при большом содержании в них магния [72]. Химический состав используемого сплава приведен в Таблице 4. 0,17 0,1 0,06 0,01 0,10 0,02 Исследуемыми процессами являются однопереходная высадка полусферического фланца при отсутствии потери устойчивости заготовки (отсутствие изгиба оси заготовки) и многопереходная высадка с наборными коническими переходами в условиях ограниченной потери устойчивости в зависимости от относительной высоты высаживаемой части заготовки l/d (Рисунок 1.14). Предположительно, при таких условиях проведения высадки возможно получение благоприятного, симметричного направленного волокнистого строения поковки типа стержня с полусферическим фланцем. Механические свойства алюминия марки 1050А в отожженном состоянии приведены в Таблице 5. Указанные значения параметров в числителе соответствуют результатам испытаний на растяжение по ГОСТ 1497-84, в знаменателе – по справочным данным [74]. Таблица 5. Механические свойства алюминия марки 1050А (АД-0) ВременноесопротивлениеСв, МПа Предел текучестисто.2, МПа Относительноеудлинениепосле разрыва55, % Относительноепоперечноесужение послеразрыва ф, % Модульупругости1-го родаE, МПа Модуль упругости 2-го родаG, МПа 73 / 80 23 / 40 40 / 35 87 / 80 - / 71000 - / 27000 Числитель – результаты испытаний на растяжение, ГОСТ 9651-84; Знаменатель – справочные данные На Рисунке 2.1 представлено схематичное изображение поковки с принятыми обозначениями геометрических размеров. Здесь R – внешний радиус полусферы, r – внутренний радиус полусферы, d – диаметр исходной заготовки, – глубина припуска на механическую обработку.
Задачу расчета пластического формоизменения в системе DEFORM решают на основе системы Уравнений (1.3) – (1.7). В качестве узловых неизвестных, относительно которых решают задача минимизации функционала (1.9), используют скорости узлов конечных элементов четырехузловой осесимметричной сетки.
Определение энергосиловых параметров с помощью метода верхней оценки
Анализ энергосиловых параметров при высадке на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем выполнен с помощью метода верхней оценки. Данный метод является инженерным методом определения таких характеристик как сила деформирования, работа и мощность пластической деформации с учетом кинематики частиц заготовки при высадке [45-47,92-99]. Метод верхней оценки разработан из условия, что мощность внешних сил W или энергия, вносимая инструментом в деформируемую заготовку, расходуется на преодоление внутренних сил Wi, определяемых сопротивлением пластической деформации частиц заготовки, и силами трения на контактной поверхности инструмента Wтр: W = W1+Wтр (3.19) При поступательном движении инструмента со скоростью voi и силой деформирования Р мощность внешних сил W определяется следующим образом: W = Р v0i (3.20) Мощности внутренних сил и сил контактного трения могут быть обусловлены полем скоростей в очаге деформации и в общем случае определяются по следующим уравнениям: Щ =те sedV +rs viddftj (3.21) WTV=4k-viikdfiik, (3.22) гдеге - интенсивности касательных напряжений, єе- интенсивность скорости деформации сдвига, v - скорость относительного перемещения на поверхностях разрыва скорости fy внутри заготовки, vlk - скорость относительного перемещения на поверхностях fik контакта инструмента и заготовки, s - касательные напряжения на поверхностях разрыва скоростей fy, ijj - касательные напряжения на поверхностях f . Для идеально жсткопластического материала заготовки без упрочнения можно принять [93]: е = s = 0,5 s = const (3.23) Контактные касательные напряжения на поверхности штампа можно определить через коэффициент пластического трения по напряжению текучести ік, который изменяется в пределах 0 до 0,5 [93]: к = у (3.24) Переходя к безразмерному параметру , где a s q= P/fu, (3.25) где fu - площадь контактной поверхность инструмента с заготовкой, получим следующее уравнение: — = тт LdV+ vudfu+ 2Liikvikdfik (3.26) as 2fuv01 J J Для полей скоростей из жстких блоков, как принято в методе верхней оценки, при условии, что деформацию осуществляют за счт сдвигов между блоками, имеющими однородное поле скоростей, приведенное выше Уравнение (3.26) упрощается. Так как на любой поверхности сдвигов fy разность касательных составляющих скорости vy по всем поверхностям fy имеет постоянное значение, первый интеграл сокращается, а два других могут быть заменены на суммы. Тогда после преобразований имеем: q vtjfij + 2і і,кЧкґі,к (3-27) 201 , , Суммирование в правой части уравнения должно быть произведено по всем поверхностям разрыва скорости. В случае плоской деформации, когда длина заготовки L более чем в 5 раз больше е ширины b, течение металла происходит только поперк оси заготовки и длина заготовки не изменяется. В этом случае площади поверхностей определяют как: fu = bL, (3.28) fi,j = li,jL, (3.29) fi,k = li,kL, (3.30) где li,j , li,k – длина границ или линий разрыва скорости между смежными блоками или между участками контактной поверхности и заготовкой в плоскости деформации. В результате, Уравнение (3.27) принимает вид: Несмотря на то, что штамповка поковки типа стержня с полусферическим фланцем является осесимметричной задачей, метод верхней оценки применим и для оценки силы деформирования с использованием ряда рекомендаций, представленных в работе Томлнова А.Д. [93]. В настоящей работе силу деформирования в поковках типа стержня с полусферическим фланцем рассчитывали методом верхней оценки, приняв допущение о том, что метал в очаге пластической деформации течет аналогичным образом, как он тек бы в плоском деформированном состоянии. Очевидно, что данный подход применим лишь для приблизительной оценки силы деформирования и дает несколько завышенное значение силы деформирования.
Пример расчета при проектировании поковки шаровой опоры грузового автомобиля УРАЛ
Значения улов 1 и 2 и ср ориентации волокон после последнего перехода на глубине снятия припуска на механическую обработку =1.9 мм соответственно равны 76.8, 87.7 и 65,6. Указанные значения углов ориентации волокон показывают, что волокна не огибают контактную с пуансоном поверхность, волокнистое строение конечной детали не будет плавным.
Согласно алгоритму проектирования с учетом неудовлетворительной ориентации волокон была произведена процедура усовершенствования технологического процесса, состоящая из следующей последовательности действий, руководствуясь блок-схемой представленной ранее на Рисунках 4.1 и 4.2:
Была выбрана новая схема штамповки из прутка d=63 мм, включающая в себя один наборный переход в коническом пуансоне, предварительный штамповочный переход при =0 (плоский торец пуансона) и окончательный штамповочный переход. Вид поковки с линиями Лагранжа после окончательного перехода представлен на соответствующей картинке в Таблице 33 (при =0). Значения улов 1 и 2 и ср ориентации волокон после последнего перехода на глубине снятия припуска на механическую обработку =1.9 мм соответственно равны 161.4, 165.3 и 165,6. Данные показатели могут быть признаны удовлетворительными, однако, с учетом, что показатели этих углов все же далеки от оптимальных, дальнейшее улучшение волокнистого строения в этой поковке является целесообразным.
Далее на двух уровнях варьировали формой предварительного штамповочного перехода, приняв =7.5 (выпуклый пуансон) и =-7.5 (вогнутый пуансон). Все остальные параметры технологического процесса были оставлены без изменений. Соответствующие виды поковок с линиями Лагранжа после окончательного перехода представлены на картинках в Таблице 33. Значения улов 1 и 2 и ср ориентации волокон при =7.5 соответственно равны 134.2, 49.7 и 94.75, а при =-7.5 соответственно равны 132.36, 176.77 и 34.83. Вариант, когда угол =-7.5 является наилучшим из трех рассмотренных вариантов, т.к. специфика работы детали такова, что она не работает на истирание в области измерения угла 1, а работает на истирание только в области измерения угла 2. Т.к. угол 2 в этом случае близок к 180, данная схема признается оптимальной с точки зрения волокнистого строения. Согласно данным, приведенным в Таблице 1, изменение показателя 2 с 87.7 по заводской технологии, до 180 по предлагаемой увеличит относительную стойкость к истиранию рассматриваемой детали минимум на 17%. Далее можно переходить к оценке энергосиловых параметров и осуществлять прочие действия согласно раздела 4.1.
1. Разработана научно обоснованная методика проектирования технологического процесса высадки на ГКМ поковок типа стержня с полусферическим фланцем с направленным волокнистым строением. Методика проиллюстрирована в виде укрупненной блок-схемы, включающей такие этапы проектирования как выбор типа оборудования, схемы технологического процесса, конструирование поковки и штампового инструмента. В укрупненной блок-схеме методики показаны связи между основными этапами проектирования, блоки проверки условий на соответствие заданным технологическим и экономическим критериям.
2. Получена таблица волокнистых строений при высадке поковки типа стержня с полусферическим фланцем в зависимости от конструктивно-технологических параметров процесса , , .
3. Разработанная методика проектирования технологических процессов штамповки поковок типа стержня с полусферическим фланцем была продемонстрирована на примере проектировании технологии производства поковки детали опора шаровая грузового автомобиля УРАЛ.