Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние процессов изготовления внутренних зубчатых профилей, постановка задач исследования . 16
1.1. Используемые детали внутреннего зацепления в изделиях машиностроения и требования предъявляемые к их качеству 16
1.2. Анализ технологических методов изготовления внутренних зубчатых профилей и шлицев 27
1.3. Физико-химические методы обработки материалов 31
1.4. Современное состояние теории процессов объемного формообразования зубчатых венцов 42
1.5. Выводы по главе 1 54
1.6. Целъ и задачи исследования 55
2. Создание классификации формообразования зубчатых колес объемной штамповкой и новых способов изготовления внутренних периодических профилей холодным накатыванием 58
2.1. Классификация и анализ методов объёмной штамповки зубчатых кОлёс 58
2.1.1. Выбор системы классификации 58
2.1.2. Классификация и анализ методов объёмного формообразования периодических профилей 63
2.2. Новые способы формообразования накатыванием внутренних периодических профилей 94
2.2.1. Планетарно-осевой метод накатывания периодических профилей 94
2.2.2. Способ многопроходного накатывания внутренних зубчатых венцов 97
2.2.3. Способ накатывания внутренних зубчатых профилей с применением химически активной технологической сред 99
2.2.4. Способ накатывания внутренних зубчатых профилей на пористых заготовках 102
2.3. Выводы по главе 2 104
3. Математические модели процесса объемного формообразования накатыванием зубчатых профилей внутреннего зацепления и стойкости инструмента 106
3.1. Математическая модель процесса объемного формообразования внутренних зубчатых профилей накатыванием 106
3.1.1. Выбор модели объемного формообразования накатыванием внутренних зубчатых профилей и принятые допущения 106
3.1.2. Определяющая система уравнений 118
3.1.3. Оценка погрешности определения параметров напряженно-деформированного состояния в процессе осевой накатки зубчатых колес . 140
3.2. Математическая модель стойкости накатного инструмента 153
3.2.1. Выбор феноменологической модели повреждений зубьев накатника 153
3.2.2. Напряженно-деформированное состояние зубонакатного инструмента 158
3.2.3. Усталостная прочность накатника 163
3.3. Выводы по главе 3 166
4. Основы проектирования инструмента для накатывания зубьев 168
4.1. Классификация, анализ геометрической формы и эффективность применения накатников 168
4.2. Методика проектирования рабочего участка накатника оптимальной формы 175
4.3. Алгоритм расчета оптимальной формы инструмента для осевого накатывания периодических профилей типа зубчатых 192
4.4. Выводы по главе 4. 203
5. Экспериментальное исследование параметров процесса накатывания внутренних зубьев, проверка адекватности математических моделей 205
5.1. Экспериментальные стенды для исследования основных параметров процессов осевого накатывания внутренних зубьев. 205
5.2. Исследование энергосиловых параметров процессов накатки внутренних периодических профилей 216
5.3. Влияние основных параметров процесса на точность формообразованных зубчатых венцов 239
5.4. Построение модели расчета жесткости зубонакатного оборудования. 256
5.5. Исследование качества поверхности накатанных периодических профилей 258
5.6. Эксплуатационные свойства изготовленных накатыванием зубчатых колес внутреннего зацепления 264
5.6.1. Оценка анизотропных свойств внутренних волновых зубьев, изготовленных накатыванием 264
5.6.2. Исследование механических свойств накатанных зубчатых венцов 281
5.6.3. Остаточные напряжения в зубчатом венце внутреннего зацепления, изготовленного холодным накатыванием 286
5.7. Особенности микроструктуры зубчатых профилей, формообразованных накатыванием на пористых спеченных заготовках 293
5.8. Создание химического состава поверхностно активной технологической среды 299
5.8.1. Анализ физико-химических процессов в деформированных стальных заготовках в условиях химически активной среды. 299
5.8.2. Создание химического состава поверхностно активной технологической среды. 307
5.8.3. Исследование электрохимических свойств технологической среды 314
5.8.4. Влияние химически активных смазок на физико- механическое состояние поверхности накатанных зубчатых венцов 322
5.9. Выводы по главе 5 326
6. Оборудование для холодного накатывания внутренних зубчатых венцов 329
6.1. Анализ технологических возможностей и конструкций оборудования для накатывания внутренних зубьев 329
6.2. Создание оборудования для планетарно-осевого накатывания периодических профилей 337
6.3. Станок для многопроходного накатывания внутренних зубчатых профилей 344
6.4. Методика выбора оборудования для накатывания внутренних
зубьев. 346
6.5. Выводы по главе 6 349
7. Основы проектирования и внедрение технологических процессов холодного накатывания внутренних периодических профилей 352
7.1. Основы автоматизированного расчета технологических параметров
процессов накатывания внутренних периодических профилей. 352
7.1.1. Модель технологического процесса накатывания внутренних периодических профилей 353
7.1.2. Алгоритм реализации математической модели технологического процесса холодного накатывания внутренних периодических профилей 357
7.2. Качество формообразованных деталей с периодическими профилями и способы устранения дефектов 371
7.3. Промышленное использование созданных техпроцессов холодного накатывания внутренних периодических профилей. 381
7.4. Выводы по главе 7 402
8. Основные результаты и выводыпо работе 404
9. Литература 406
10. Приложения 421
- Анализ технологических методов изготовления внутренних зубчатых профилей и шлицев
- Классификация и анализ методов объёмного формообразования периодических профилей
- Оценка погрешности определения параметров напряженно-деформированного состояния в процессе осевой накатки зубчатых колес
- Алгоритм расчета оптимальной формы инструмента для осевого накатывания периодических профилей типа зубчатых
Анализ технологических методов изготовления внутренних зубчатых профилей и шлицев
Планетарные механизмы особенно эффективны в различных малогабаритных грузоподъемных устройствах, например, в тельферах. Изготовление тельферов с планетарными редукторами осуществляется в России, Болгарии, Китае и других странах. Тельфер китайского производства показан на рис. 1.1.6. Модуль зацепления привода тельферов 1,5...2,5 мм, материал шестерен - сталь 45, 40Х, 18ХГТ и др. Унифицированный блок двигатель-редуктор с планетарным редуктором широко применяется в различных серийных и мелкосерийных изделиях. Планетарный двигатель-редуктор марки ДРП болгарского завода «Модул-Бяла» изображен на рис. 1.1.7. Модуль зацепления шестерен редукторов данного типа равняется 1,5...2,0 мм, число зубьев детали внутреннего зацепления - 108... 130, материал шестерен -сталь 20ХН, 40Х и др.
Являясь одной из основных составных частей электромеханического привода, зубчатая передача во многом определяет технико-экономические показатели не только самого привода, но всей машины в целом. Из всех типов зубчатых передач наилучшим комплексом технико-экономических показателей обладают волновые передачи: высокая кинематическая точность, минимальные люфты, плавность работы, высокая нагрузочная способность, сравнительно высокий КПД передачи, малые скорости скольжения в зацеплении, хорошие габаритно-массовые характеристики и др. Волновые передачи широко используются в средствах автоматизации производства и в военной технике. Основные схемы волновых передач и примеры их использования показаны на рис. 1.1.9. Одним из основных элементов волновой передачи является жесткое колесо с внутренними зубьями. Жесткое колесо на схемах рисунка 1.1.9 обозначено позицией 1. Волновые зубья имеет высоту от 0,4 до 2,0 мм. Угол при вершине зуба равен 50...70 . Материал жесткого колеса с внутренними зубьями: сплав Діб, сталь 20, 40, 40Х, 45. В качестве примеров применения волновых передач показаны на рис. 1.1.8 волновой двигатель-редуктор марки ДРВ-250 болгарского завода «Модул-Бяла» и на рис. 1.1.10 серийный робот японской фирмы «SKTLAM», в приводных механизмах которого используются волновые передачи.
Деталь внутреннего зацепления является составной частью подшипника с круговинтовыми рабочими поверхностями колец и тел качения (подшипник Новикова) (рис 1.1.11) [1]. Грузоподъемность и долговечность таких подшипников по сравнению с аналогичными стандартными роликовыми подшипниками соответственно в 3...4 и в 4...5 раз больше за счет более равномерного изнашивания роликов в условиях принудительного качения. Подшипники используются в тяжелонагруженных узлах или в тех случаях, когда необходимо значительно уменьшить габаритные размеры устройства. Например, в узлах двигателей внутреннего сгорания, в клетях прокатных станов, турбинах космических ракет и других машинах. Нормальный модуль рабочего профиля подшипника равен 1,0...3,0 мм. Материал деталей подшипника - сталь ШХ15.
В настоящее время на зубчатые передачи существует 32 Государственных стандарта Российской Федерации. Они регламентируют терминологию и обозначение зубчатых передач, показатели качества зубчатых колес и передач, средства контроля зубчатых колес, правила оформления рабочих чертежей. Показатели качества зубчатых колес и передач включают в себя характеристики их точности, качество поверхности, прочностные характеристики и другие. В зависимости от условий эксплуатации зубчатых колес, к ним предъявляются различные требования как по величине, так и по характеру допускаемых погрешностей [2]. Например, кинематическая точность является основным требованием для планетарных передач, плавность работы - главное требование для высокоскоростных передач, полнота контакта зубьев имеет наибольшее значение для тяжело нагруженных тихоходных передач, величина бокового зазора и колебание этой величины наиболее важны для реверсивных передач. Поэтому, для автомобильных передач степень точности по нормам плавности назначают более точной, чем по нормам кинематической точности. В тяжелонагруженных передачах работающих со средними и малыми скоростями нормы контакта зубьев назначают по более точной степени, чем нормы кинематической точности и плавности работы. Рекомендуемая степень точности зубчатых колес различных изделий представлена в таблице 1.1.1 [2].
Наилучшими эксплуатационными свойствами обладают зубчатые колеса, сочетающие высокую твердость поверхности зубьев с высокой вязкостью сердцевины. Например, зубчатые колеса заднего моста грузового автомобиля ЗИЛ из стали 55 имеют твердость в поверхностном слое на глубине 1...2 мм, равную HRC 58...56, а в середине зуба - HRC 30...40 [3]. Зубчатые колеса коробки передач легкового автомобиля «Москвич», изготовленные из стали 40Х, имеют твердость поверхности зубчатого венца HRC 48...53 и сердцевины зуба - HRC 25...28 [3]. Обеспечить данные свойства позволяют методы термической и химико-термической обработки: поверхностная закалка с применением токов высокой частоты, цементация, нитроцементация, азотирование, ионное азотирование и другие. Для повышения усталостной прочности зубчатых колес успешно применяются методы механического упрочнения поверхности зубчатых венцов, например, дробью [4]. В деталях с периодическими профилями, формообразованных методами холодной объемной штамповки, зубчатые венцы имеют поверхностный слой более значительно упрочненный, чем сердцевина зуба.
Лучшими эксплуатационными характеристиками обладают зубчатые венцы, имеющие микроструктуру сорбит с зернами, соответствующими 6...7 баллу. В то же время, оптимальной микроструктурой для обеспечения обрабатываемости зубчатых профилей методами резания, являются крупные зерна пластинчатого перлита (балл зерна -1...2) с сеткой хорошо дифференцированного феррита [3]. При применении методов объемной штамповки использование заготовок с мелкозернистой структурой более предпочтительно.
Классификация и анализ методов объёмного формообразования периодических профилей
Колеса с внутренними зубьями и шлицами по форме делятся на четыре основные группы ( рис 1.2.1) [3] : а) с односторонним валом; б) со ступицей мелких и средних размеров; в) венцовые колеса; г) многовенцовые колеса, имеющие наружные и внутренние зубья. Наибольшее распространение получили детали внутреннего зацепления с закрытыми и полуоткрытыми венцами, которые не обеспечивают свободный выход инструмента. Открытые венцы встречаются только в венцовых колесах, преимущественно с наружным центрированием на валу.
Открытые зубчатые венцы наиболее технологичны. Нарезание и отделка зубьев возможны протягиванием, фрезерованием червячными и модульными (дисковыми и пальцевыми) фрезами, долблением, шевингованием и шлифованием. Основным методом нарезания открытых зубчатых венцов является протягивание.
Зубопротягивание весьма прогрессивный и производительный процесс, которым можно получать внутренние зубчатые профили до 6-й степени точности по ГОСТ 1643-81 и ГОСТ 9178-81. Цикл протягивания занимает 30„.60 сек. К недостаткам этого метода можно отнести сложность изготовления и высокую стоимость протяжки. Стоимость протяжки равняется 5000...8000 долларов США, что в 100 раз превышает стоимость зубонакатного инструмента. Кроме того, возможности этого метода ограничены допустимыми диаметральными размерами протяжного инструмента, чрезмерное увеличение которых приводит к потере точности и большому расходу дорогостоящего инструментального материала, из которого изготавливаются протяжки. Стойкость протяжки при 5...8 переточках составляет 70000... 100000 штук изготовленных деталей,
Нарезание и отделка зубьев и шлицев полуоткрытых венцов возможна вышеуказанными методами, кроме протягивания. Закрытые зубчатые венцы нарезаются только долблением, а отделка их профиля выполняется шевингованием. Основным методом нарезания внутренних периодических профилей закрытого и полуоткрытого типа является зубодолбление. Долбление обеспечивает возможность изготовления как прямых (рис 1.2.2.а), так и косых зубьев (рис 1.2.2.6) [3]. При обработке косых зубьев направление зубьев долбяка и нарезаемого колеса совпадают. Зубья полуоткрытых венцов нарезают дисковыми долбяками. Закрытые зубчатые венцов изготавливаются чашечными и хвостовыми долбяками. Главными недостатками зубодолбления являются малая производительность и низкая точность изготовления зубьев. Процесс зубодолбления одной детали занимает от нескольких десятков минут (30...40 мин.) до нескольких часов (6...8 часов). Точность изготовленных долблением внутренних зубчатых профилей соответствует 7... 8 степени. Модуль обрабатываемых долблением зубьев находится в пределах 1...8 мм.
Внутренние полуоткрытые зубья могут обрабатываться при небольших партиях зубчатых колес червячными одновитковыми фрезами-улитками и червячными фрезами с выделенными профилирующими участками режущих кромок. Червячные одновитковые фрезы-улитки используются для обработки зубчатых венцов с модулем менее 10 мм и числом зубьев более 200. Нарезание внутренних зубьев модульными фрезами применяется при изготовлении крупномодульных венцов (модуль 3...30 мм) большого диаметра. Модульные фрезы (дисковые и пальцевые) имеют выпуклый профиль зубьев, воспроизводящий профиль впадин обрабатываемого колеса. Размещение фрезерных головок на универсальных зубофрезерных станках для обработки внутренних зубьев модульными фрезами показано на рис. 1.2.3. [3]. На рисунках обозначено: 1 -фреза, 2- приспособление для размещения заготовки, 3-заготовка, 4 - фрезерная головка, 5 - шпиндель, 6 -суппорт станка.
Давая общую оценку используемых методов резания при изготовлении периодических профилей внутреннего зацепления, можно сделать следующие выводы. Все эти методы требуют дорогостоящего инструмента, который имеет сравнительно низкую стойкость. Причем переточка инструмента приводит к падению точности изготавливаемого зубчатого профиля.
Зубчатые венцы, получаемые литьем, не обладают высокой прочностью и точностью. Кроме того, выбор металлов для зубчатых колес ограничен их литейными свойствами [4].
Представленные методы изготовления зубчатых и других периодических профилей не используют физико-химические эффекты, для расширения технологических возможностей процессов. Анализу физико-химических методов обработки материалов посвящен следующий раздел.
В настоящее время большое развитие в области изготовления и обработки деталей машиностроения получили физико-химические методы (ФХО), основанные на использовании различных физико-химических явлений. К методам ФХО относятся электрохимические, электроэрозионные, плазменные, лазерные, ультразвуковые, магнитно-импульсные, электрогидравлические, электроннолучевые и др. Методы ФХО обладают рядом принципиальных особенностей, отличающих их от традиционных методов, использующих механическое воздействие на обрабатываемые материалы [ 5... 8]: - обработка может выполняться без приложения механических усилий и во многих случаях с полным отсутствием механического контакта с поверхностью изделия; - существенно упрощена кинематика и уменьшен вес оборудования, так как отсутствует необходимость передачи значительных механических усилий; - производительность методов не зависит от таких характеристик материала, как прочность, твердость, хрупкость, вязкость .Это позволяет использовать универсальное оборудование и инструмент, что обеспечивает снижение себестоимости изделия. Производительность процесса варьируется изменением плотности энергии, вводимой в зону обработки; - использование методов ФХО в комбинации с различными операциями обработки резанием и объемного формообразования расширяет технологические возможности данных процессов.
Оценка погрешности определения параметров напряженно-деформированного состояния в процессе осевой накатки зубчатых колес
Магнитно-импульсные ФХО (Х і6) [ 7] основаны на использовании импульсных магнитных полей для деформирования токопроводящих материалов. В обрабатываемом материале внешнее импульсное магнитное поле индуцирует импульс тока, электромагнитное поле которого встречно взаимодействует с внешним магнитным полем. В результате создаются значительные механические усилия, используемые для деформирования пластических материалов. При необходимости осуществить местное деформирование, магнитное поле перераспределяют, вводя в пространство между индуктором и заготовкой металлические концентраторы, создающие в заготовке участки высокого давления. Длительность импульса составляет 10...20 мкс. Магнитно-импульсная обработка используется при формообразовании листовых материалов и формоизменении трубчатых заготовок [7].
Метод электрогидравлической обработки (Х2[7) [ 8] использует энергию ударной волны в жидкости, возникающей вокруг канала высоковольтного импульсного разряда в жидкой среде. Метод эффективен для формообразования листовых материалов (штамповка, выдавливание, вытяжка и др.) и обработки трубчатых заготовок (развальцовка, калибровка, создание гофров, раздача и др.) У
Электронно-лучевыми (X is) [ 6] называют способы обработки материалов использующие тепловую энергию высокой плотноста. выделяющуюся в точке встречи сфокусированного луча (пучка ) электронов с поверхбностью материала. Поток электронов, движущихся с большой скоростью создается с помощью электронной пушки. При встрече с поверхностью материала электроны тормозятся и их кинетическая энергия превращается в тепловую. В результате в точке встречи мгновенно возникает высокая концентрация тепловой энергии, что приводит к нагреву, плавлению и испарению материала. Метод применяется преимущественно для сварки металлов, в том числе цветных и химически активных. Производительность электронно-лучевой обработки зависит от мощности луча, размеров участка, на котором он фокусируется, и длительности импульса. Скорость удаления металла может достигать 20...30 мм3/мин, но при высококачественной обработке не превышает 1 мм3/мин.
Широкие перспективы для расширения технологических возможностей процессов обработки открывают комбинированные методы ФХО (X \9), использующие одновременно физико-химическое и механическое воздействие.
Анодно-механическая обработка (X і$ і) [ 5] основана на использовании комбинированного процесса электрохимического и электроэрозионного воздействия на обрабатываемое изделие движущимся электродом-инструментом. Метод заключается в удалении материала как за счет анодного растворения обрабатываемого материала, так и за счет электроэрозионного разрушения. Применяется для обработки труднообрабатываемых металлов и сплавов, заточки режущего инструмента. Скорость удаления металла более 0,03...0,05 мм/мин. В качестве электролита используется водный раствор силиката натрия.
Способ обработки, объединяющий ультразвуковой и электрохимический методы QC\92) [ 5], заключается в том, что для формообразования поверхности детали используются анодное растворение и разрушение обрабатываемого материала под действием ультразвукового инструмента в абразивной среде. Различают обработку в абразивонесущем электролите и абразшюнесущим инструментом. Обработку в абразивонесущем электролите применяют для деталей из твердых сплавов типа штампов, фильер, пресс-форм. Электролитом является абразивная суспензия. Положительный полюс источника тока подключается к обрабатываемой детали. Метод имеет высокую производительность процесса при сравнительно высоком качестве обработанной поверхности. Оборудование может работать как в режиме ультразвуковой электрохимической обработки, так и режимах отдельно ультразвуковой и электрохимической обработки. Основные схемы алмазно-электролитического фрезерования, использующие абразивонесущий электролит, представлены на рис. 1.3.3 [ 5]. Обработка абразивонесущим инструментом выполняется специальным инструментом с алмазоносным слоем. Сложность изготовления такого инструмента является недостатком метода. Метод применяется при обработке металлокерамических и других токопроводящих твердых сплавов .
Электроэрозионнохимический метод (X і9з) [ 5] наиболее эффективен для изготовления изделий из труднообрабатываемых материалов. Метод обеспечивает совмещение в одной операции одновременно двух процессов: локального электроэрозионного разрушения материала детали с помощью графитированного электрода-инструмента и анодного растворения материала в проточном электролите. Электрический разряд в межэлектродном зазоре способствует удалению пассивирующей пленки на аноде, что обеспечивает повышение производительности обработки. Кроме того, в результате электрического разряда происходит лучшее обновление рабочей жидкости, что позволяет работать с меньшими зазорами, содействует повышению точности обработки, улучшает качество сформированной поверхности. Производительность данного метода обработки значительно превышает производительность каждого процесса в отдельности (электроэрозионного и электрохимического). В качестве электролита используется 10%-ный раствор хлористого натрия. Метод используется для прошивки отверстий, изготовления полостей штампов, прессформ, различных щелей и пазов.
Алгоритм расчета оптимальной формы инструмента для осевого накатывания периодических профилей типа зубчатых
Согласно ГОСТ 6.01.1-87 " Единая система классификации и кодирования технико-экономической информации. Основные положения и нормативы " [26] Классификацией называется система разделения множества объектов на подмножества по их сходству или различию в соответствии с принятыми методами. Признаком классификации называется свойство или характеристика объекта, по которому производится классификация.
Классификационные системы применяют для структурирования и обобщения знаний. В таких системах, с одной стороны, все сущности разбиваются по определённым признакам на некоторое число классов, а, с другой стороны, группируются вместе. Методы классификации объектов технико-экономической информации разделяются на иерархический и фасетный.
При иерархической системе классификации классифицируемое множество объектов делится по некоторому выбранному признаку на крупные группировки, между которыми устанавливается отношение подчинения, затем каждая группировка в соответствии с выбранным основанием деления разбивается на ряд последующих группировок, которые в свою очередь распадаются на более мелкие, постепенно конкретизируя объект классификации [27]. Исходное множество объектов классификации на первой ступени делится на группировки (классы): Г(...Гті, образуя первый уровень классификации. На второй ступени классы делятся на более мелкие грутшировки (подклассы): Гц П ...Гті,і... Гті.т2, образуя второй уровень классификации. Аналогично происходит деление на третьей ступени классификации, четвёртой и т.д. Основные преимущества иерархической системы классификации заключаются в её большой информативной ёмкости, традиционности и привычности применения, хорошей приспособленности для ручной обработки информации [27]. Значительным недостатком иерархической системы классификации является слабая гибкость структуры, обусловленная фиксированностью постоянных признаков (оснований деления) и заранее установленным порядком их следования, не допускающим включения новых объектов и классификационных группировок. Кроме того, эта система классификации не позволяет агрегировать объекты и осуществлять информационный поиск по любому произвольному сочетанию признаков, а также усложняет машинную обработку из-за нестандартного выделения и расположения конкретных признаков в различных ветвях классификации [27].
Классификация способов накатывания резьб, зубьев, шлицев и других периодических профилей, основанная на иерархическом принципе, составлена Писаревским М. И. [2 8]. Классификационное множество объектов разделено по выбранному признаку - форма и кинематика движения инструмента на крупные группировки: плоский инструмент с тангенциальной подачей, приводной цилиндрический инструмент, неприводной цилиндрический инструмент с тангенциальной подачей. Причём, группировка приводной цилиндрический инструмент разбивается на группировки: радиальная, осевая, тангенциальная, радиально-осевая подачи инструмента. Затем каждая группировка в соответствии с выбранным основанием деления, которым является компоновка накатного оборудования, разделена на ряд последующих группировок: двумя плоскими плашками, тремя плоскими плашками, специальными плашками, одним роликом с винтовой нарезкой, двумя роликами с винтовой нарезкой, роликами с кольцевой нарезкой, роликами с разными окружными скоростями, резьбонакатными головками. Данная классификация достаточно полно отражает многообразие методов получения резьбовых и других периодических профилей одним из возможных способов - накатыванием. Классификация позволяет прогнозировать направления развития технологии накатывания периодических профилей, предусматривая создание новых схем. Однако классификация Писаревского М.И. не обеспечивает возможность рассмотрения альтернативных вариантов формообразование деталей с периодическим профилем и не позволяет выбрать оптимальный метод.
С целью анализа кинематического и напряжённого состояния, построения расчетных моделей, Овчинниковым А.Г. на основе иерархической системы разработана классификация процессов штамповки сортового проката [29],Вся совокупность процессов подразделяется на четыре группировки: осадка (высадка), выдавливание, изгиб, скручивание. В зависимости от характера течения металла в процессе штамповки выдавливанием выделены несколько технологических операций, применение которых позволяет получить большое многообразие поковок: прямое выдавливание (прессование), редуцирование, обратное выдавливание (прошивка), боковое выдавливание, радиальное выдавливание. Классификация позволяет оценить все операции, обеспечивающие получение разнообразных форм сортового проката. При анализе сложного формообразования на основании классификации можно выявить главные операции, методы расчета которых достаточно хорошо разработаны в теории обработки металлов давлением.
Классификация методов объемного формообразования цилиндрических зубчатых колес на основе иерархического принципа по признаку вида операции предложена Шекерджиевым Э.Р. [25} Поскольку вид операции характеризует напряжённо-деформированное состояние заготовки, классификационное множество объектов разделено по выбранному признаку на крупные группировки: накатывание, ковка ротационная, штамповка с вращательным движением инструмента (раскатка), штамповка с поступательным движением инструмента (пуансона). На втором уровне классификации учтено различие формы инструмента. Кинематика движения инструмента является отличительным признаком третьего уровня классификации. На четвёртом уровне классификации использован признак направления течения металла заготовки относительно инструмента. Пятый уровень классификации учитывает химико-физические особенности технологической среды. Предложенная Шекерджиевым Э.Р. классификация процессов объёмного формообразования цилиндрических зубчатых колёс позволяет более полно оценить технологические возможности и тенденции развития процессов объёмной штамповки. Однако данная классификация обладает существенным недостатком, присущем иерархической системе - фиксированные основания деления не допускают включения новых группировок, вследствие чего классификация не предусматривает резервные ёмкости. Добавление новых классификационных признаков приведёт к полному перераспределению группировок. Этот недостаток устранён в фасетной системе классификации.
