Введение к работе
Актуальность проблемы. К большой группе деталей многих отраслей промышленности относятся детали с плоским полотном и тор-цевыми выступами. Это ребристые панели, специальные пластины, диски со ступицей, втулки с фланцем, детали с отдельными отростками, детали плоских механизмов с фигурными наружным и внутренним очертаниями и фиксиругшг-гия выступами. Прогрессивным способом их изготовления является осадка с затеканием в полости. В ряде слу чаев применение такой осадки эффективно в сочетании с элементами закг;;гой об'-'янсЯ штамповки, прошивки и разделительными операциям;' ли'-Т'-еой и толстолистовой штамповки. В то же время эффективным является применение такой осадки как самостоятельной штамповочной операции для получения деталей с окончательными размерами и формой. Свободные поверхности деталей, не вступающие в контакт с инструментом, во многих случаях удовлетворяют конкретным требованиям практики по точности и чистоте обработки, а поверхности контакта детали с инструментом повторяют его размеры и чистоту.
Использование операции осадки с затеканием в полости повы
шает производительность, уменьшает расход металла, снижает трудо
емкость.
Однако внедрение в производства процессов штамповки с ис пользованием операции осадки с затеканием в полости на сегодня осуществляется медленными темпами. Основными причинами, затруд няющими широкое применение этой прогрессивной технологии, явля ются сложность формоизменения из-за нестационарности процесса, предопределяющая определение исходной заготовки большей частью подбором, и несовершенство существующей инструментальной отнаст ки для осадки с затеканием в полости, в том числе устройств для точного фиксирования заготовок и выталкивания и съема отштампованных деталей. Для рационального проектирования технологиче ских процессов изготовления деталей осадкой с затеканием в поло оти недостаточно изучена кинематика течения, обеспечивающая го лучение деталей без искажения боковой поверхности и появления утлкины.
Следовательно, дальнейшее изучение осадки с затеканием в по лости и совершенствование технологических приемов получения деталей с торцевыми выступами является актуальной задачей.
Цель работы Целью работы является повышение производительности, уменьшение расхода металла, снижение последующей механической обработки при производстве изделий машиностроения, прибо ростроення и других отраслей промышленности, а также предмет в
потребления путем создания научно-обоснованных методов разработки технологических процессов штамповки и конструирования штампового инструмента с использованием осадки с затеканием в полости.
Задачи исследования. 1. Для теоретического исследования
принят метод линий скольжения, основанный на минимальном числе допущений и из действующих методов являющийся наиболее точным и наглядным при рассмотрении процессов в сечении заготовки. В то же время для более полного использования этого метода требуется его дальнейшее развитие. Поэтому первой задачей является совершенствование метода в части построения и автоматизированного построения линий скольжения.
-
Разработка и построение полей линий скольжения и годографов скоростей для четырех, принятых за основу, стадий осадки с затеканием в противолежащие полости неравного поперечного размера.
-
С использованием полей линий скольжения и годографов скоростей проведение исследований осадки с затеканием в полости неравного поперечного размера: определить деформирующее усилие и работу деформирования, определить соотношения затекания в полости неравного поперечного размера.
4. При решении этой задачи проведение исследований локаль
ного формоизменения для односторонней и двухсторонней с равными
полостями осадок: регулирование формы боковой поверхности и
предупреждение утяжины.
-
Разработка технологических приемов осуществления осадки с затеканием в полости с высокой производительностью, высоким качеством и точностью размеров.
-
Разработка прогрессивных конструкций штампов для деформирования сплошных заготовок с получением прямоугольных (в плане) и круглых (в плане) деталей с односвязным контуром, а также для деформирования полых заготовок с получением деталей с многосвязным контуром.
Методи исследования. В качестве теоретического метода для решения поставленных задач использован метод линий скольжения. Метод дает возможность определить компоненты напряжений и скоростей течения в сечении деформируемого тела и исследовать локальные явления. В качестве экспериментального использованы метод металлографических исследований и метод поэтапной осадки слоистых и однородных образцов.
Научная новизна. Разработаны способы геометрически точного без упрощений построения линий скольжения на основании решения четырех краевых задач Решением краевых задач являются ячейки, из которых и состоят сетки .линий скольжения. Выявлены варианты по-
строений и определены параметры оптимизации построения линий скольжения, когда в каждой узловой точке ячейки сохраняется ортогональность линий обоих семейств.
Предложены математические модели каждой ячейки, дающие
возможность составления программ автоматизированного построения
линий скольжения. '
Разработаны поля линий скольжения и построены совместимые с ними годографы скоростей для осадки с затеканием в противолежащие полости неравного поперечного размера для четырех кинематически возможных стадий процесса.
Установлено влияние контактного трения на процесс формоизменения при осадке с затеканием в полости.
Проведен анализ момента образования утяжины при осадке с затеканием в полость и на основании теоретического исследования методом линий скольжения предложен способ предупреждения утяжины, способствующий получению деталей без дефектов.
Практическая ценность. Разработанные способы построения линий скольжения позволяют без упрощений создавать их сетки в оча гах пластического состояния, состоящих из отдельных разных по форме ячеек. Предложенные формулы для определения начальной точки, угла поворота, центра и радиуса кривизны отдельного искомого участка линии любого из семейств позволяют автоматизировать процесс построения ячеек сетки линий скольжения всех четырех краевых задач с реализацией на персональной ЭВМ IBM PC и использовании современного графического редактора Автокад.
Разработанные поля линий скольжения для осадки с затеканием в полости при установленных четырех стадиях протекания процесса могут быть полностью или отдельными элементами использовапц для исследования других сложных процессов формоизменения с разделяющимися потоками.
Проведенные исследования позволяют определять усилия деформирования и устанавливать работу деформации. Даны зависимости для определения соотношения затекания в разные по поперечным размерам полости осаживающих плит, позволяющие правильнее конструировать штампуемые детали и определять переходы штамповки для получения точных и качественных деталей.
В результате проведенного комплекса исследований разработаны технологические процессы и штамповая оснастка на конкретные детали для заводов, опытная проверка которых в лаборатории и промышленное опробование показали возможность их изготовления в условиях серийных производств. Результаты настоящей работы использованы при составлении отчетов ряда хоздоговорных научно-исследовательских тем.
Апробация работы. По основным разделам работы сделаны доклады на научных семинарах и конференциях.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 учебных по собия, 12 научно-технических статей, получено 18 авторских свидетельств и патентов на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, выводов по каждой главе, заключения, списка использованной литературы и приложения'. Общий объем диссертационной работы составляет 570 страниц, в том числе 380 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 182 рисунка, список литературы из 150 наименований и 35 страниц приложения.