Введение к работе
Актуальность проблемы. В машиностроительной продукции большое место занимают осесимметрич-ные детали типа зубчатых колес, дисков, колец, ступиц, конусных чашек и т.п. В номенклатуре горячештамповочных поковок такие детали составляют более 30/i, основная масса их изготавливается ка универсальных молотах и кривошипных горячештамповочных прессах (КГІІІП) с относительно большими расходами металла и затратами на эксплуатации. Стремление снизить металлоемкость машиностроительной продукции вызывает потребность в тонкостенных изделиях, однако утонение поковок усложняет технологию их изготовления вследствие особенностей пластического течения металла в тонких слоях. Прежде всего это связано с высокими давлениями, необходимыми для осуществления формоизменения, повышающими нагрузки как на оборудование, так и на инструмент.
Эффективным направлением для решения данной проблемы может быть штамповка методом осадки с кручением. Теоретические исследования процесса показали, что при надлежащем выборе кинематических параметров процесса монет быть принципиально достигнуто любое заданное снижение усилия деформирования, однако при этом монет произойти усложнение оборудования и неоправданное увеличение затрат.
Настоящее исследование направлено на создание методики расчета и обоснование параметров специального горячештампо-вочного оборудования с вращавшимся ползуном для штамповки методом осадки с кручением.
Цель работы: разработка математической модели и создание прикладных программ для имитационного динамического моделирования на ЭВМ КГВШ с вращающимся ползуном для штамповки методом осадки с кручением и рационального выбора конструктивных параметров механической системы пресса по заданным технологическим параметрам штамповки путем оптимизации работы пресса.
Методы исследования. Имитационная математическая модель работы пресса построена на решениях динамических уравнений, описывающих поведение механической системы за полный цикл работы пресса. Для учета податливости
пресса применен метод последовательных приблинений. Рациональный выбор конструктивных параметров пресса по заданным технологическим параметрам пресса выполнен путем поиска оптимума. Экспериментальные исследования выполнены методами тензометрирования.
Достоверность основных научных полонений, выводов и рекомендаций, полученных на основе имитационного динамического моделирования, подтверждена удовлетворительным согласованием расчетных и экспериментальных данных силового нагрувения пресса и его узлов.
Научная новизна. Разработана алгоритмическая последовательность расчета параметров технологии и нагружения кривошипных прессов с вращающимся ползуном, имеющих сложную кинематику исполнительного механизма. Установлены конструктивные параметры механической системы, обеспечивающие заданные технологические параметры штамповки комбинированным нагруаением. Установлено влияние жесткости' пресса на технологические параметры штамповки. Разработаны научно обоснованные методики проектирования специальных прессов и оптимального выбора конструктивных параметров.
Практическая ценность. Предложенные методики и программное обеспечение предназначены для проектирования специальных кривошипных прессов с вращающимся ползуном. Разработана инженерная методика расчета технологических параметров комбинированного нагружения осесимметричных поковок сложной формы как в открытых, так и в закрытых штампах. Программное обеспечение для имитационного моделирования на ЭВМ позволяет устанавливать оптимальные с точки зрения минимальных размеров и энергетических затрат конструктивные параметры пресса, предназначенного для штамповки заданной номенклатуры изделий. Разработана конструктивная схема специального КГШП для модернизации универсальных прессов.
Реализация работы. Разработанная имитационная динамическая модель апробирована на специальном КГШП модели К0940 - первом промышленном образце кривошипного пресса с вращающимся ползуном. В результате выполненных расчетов уточнены некоторые конструктивные параметры пресса. Полученные методики и программное обеспечение используются АО "Воронежтяжмехпресс" при проектировании КПП для штамповки с кручением нового поколения.
Защищаемые полокения.
-
Имитационная математическая модель для теоретических исследований специальных кривошипных прессов с вращающимся ползуном, предназначенных для штамповки методом осадки с кручением конкретных поковок.
-
Результаты теоретического и экспериментального исследования специальных прессов при штамповке на типовых поковках.
-
Научно-обоснованная методика оптимизации конструктивных параметров механической системы пресса.
Апробация работы. По основным разделам работы а также по законченной диссертации сделаны доклады на на научных семинарах кафедры "Обработка металлов давлением" МАСИ С ВТУЗ-ЗИЛ:. і 990-1995 гг., на Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 165-летию МГТН, 1995 г. и на научно-технической конференции "Информационные технологии в машиностроении", РИАТМ, 1995 г.
Публикации. Научные резульаты, сформулированные в диссертации, опубликованы в 4 печатных работах, зарегистрировано 1 авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов , списка используемой литературы и приложения. Диссертация со-дернит 131 страницу рукописного текста, 83 рисунка, 6 таблиц, список литературы из 109 наименований, и 5 прилоаений.