Введение к работе
Актуальность. Основной задачей в штаыообрабатывапдои піхдшіаленіюсти является изготовление деталей с наиманьашми трудозатратами, о наибольшими производительностью и коэффициентом использования металла» прячем их качество и физико-механические свойства должны удовлетворять условиям эксплуатации. Для решения этой задачи важное значение имеет куэивчно-югамповочиое производство вообще и холодная объемная штамповка (ХОІИ) выдавлива-кием в частности.
Холодная объемная штамповка выдавливанием позволяет получать точнне размеры поковок, высокое качество поверхности, сократить, а иногда и полностью исключить обработку резанием, то есть обеспечить энергосберегающую малоотходную или безотходную технологию. Непосредственно в процессах холодной объемной штамповки выдавливанием резервом интенсификации производства является сокращение числа переходов до одного, что может быть обеспечено выдавливанием, являющимся комбинацией различных схем формоизменения заготовки. При этом высвобождается прессовое оборудование я обслуживающий персонал, повышается качество деталей, снижаются энергозатраты и трудоемкость в связи с отсутствием промежуточных отжигов заготовок и подготовка их поверхности под очередные формоизмэнящяв операции. Сокращенно числа переходов также является аффективным пу.-вм решения проблемы автоматизации производства. Таким образом, разработка процессов холодной объемной штамповка ввдавливаиюм способствует решению задач по повшаэнию производительности труда за счет интенсивных процессов металлообработки,
Ограяичиваивхм фактором распространения холодной объемной штамповки выдавливанием дажяется необходимость создания высоких удельных сил, нревышаюцих в некоторых случаях в 4 *, 6 раз напряжение текучести обрабатываемого материала, отсутствие надежных я, в то же время не требующих применения слохнои вычислительной техники рвкомендапий по расчету силовых параметров процессов, прогнозированию свойств готового наделия.оцэнко деформнруомоста металла.
Существующие методы расчета являются доволыю трудоемкими и не всегда доступны иїоюнеру-техяалогу. Поэтому до настоящего времени технолога пользуются известными шіалитичостди формула-
ми, полученными для частных случаев, и, следовательно, резуль-тати раочета не всегда достоверно могут бить использованы.
В цеховых условиях требуется такие метода расчета, которые позволили бы без использования дорогой вычислительной техники получить достаточно достоверные результаты при определении енергосилових параметров процесса, его напрявенно-деформированвого состояния, браковочных признаков, оценке предельного формоизменения за один переход бее разрушения ж др,
В связи с указанным назрела проблема разработать метод анализа технологического процесса штамповки, который был бы доо-тупен и понятен инженеру-технологу в цехе и твхбюро. Таким методом является верхняя "чцанка деформирующей силы.
Диссертационная работа направлена на развитие метода верхней оценки для решения технологических задач холодной объемной штамповки, в которой используются различные вида (операции) выдавливания.
Работа выполнена в соответствии о Координационным планом НИР ВУЗов СССР по проблема "Холодная объемная штамповка" приказ Л 1342 от 8 декабря 1980 года, програма* Государственного комитета по науке и технике * 19-60 от 14.09.90 г,
Цзль работы» Разработать научно-обоснованные методики расчета технологических параметров при проектировании формоиамэкя-вцих операций холодной штамповки, обестачиващих производство осе симметричных в асимметричных деталей, обладавдих высокими эксплуатационными характеристиками из металлопроката, а такав штадаовой оснастки для их реализации,
I- " ' ; '.'''"'-.'"'.''. '..'. .' ':.' Методы исследован.л. Теоретические исследования енергосилових параметров при выполнении формонзмвняицих операций выполнены методом верхней оценки, позволяющим о наименьшими затрата-" ми времени оценить влияние тех или иных факторов на деформирующую силу, что необходимо для выбора типа и мощности кузначно-штамповочного оборудования. Экспериментальные исследования силовых параметров, напряженного и кинематического состояния заготовка в условиях различных схем выдавливания проведены лугам многсфакторннх рксперижитов. В процессе экспериментов исполь- ' зованы современные методы и измерительная аппаратура.
На зашиту выносятся оледушие основные результаты работы:
- методика расчета энергосилопых параметров на основе мето
да верхней оценки для разработки технологий холодной штамповки
и оценку ее достоверности;
"- методика эксперименте ано-аналитпческого определения на-пряжетс-деформированного сосгояння в условиях нестационарных процессов холодной объемной штамповки, основанную на использовании волокнистой макроструктури заготовки;
математические модели, описывающие формоизменение заготовки на различных этапах деформирования: яри ХОШ выдавливанием;
математические модели, описывающие зависимости параметров деформированного состояния от геометрических размеров поковки в наиболее опасных точках очага пластической деформации;
методики проектных расчетов на прочность основных деталей птамповой оснастки и конструкций штампов для холодной штамповки деталей стержневого типа и с фланцами;
разработанные технологические процессы с использованием указанных формоизменяющих операций в условиях холодной деформации для изготовления стержневых деталей с буртами и фланцами.
Научная новизна. Разработана научно обоснованная методика расчета енергосилових параметров для разработки новых и сущест-вупцих технологических процессов холодной штамповки, позволяющая определить кинематическое я напряженное состояние заготовки;, при этом учитывается переменность очага пластической деформации при формоизменении;
- разработана экспериментатано-аналитическая методика оп
ределения деформированного я напряженного состояния по всему
объему пластической зоны заготовки, позволящая определить уча
стки заготовки, в которых исчерпывается ресурс пластичности и
тем самым определяется предельное формоизменение за переход (для
расчетов предложены зависимости);
-предложена научно обоснованная методика проектирования технологических проце сов холодной штамповки деталей осесимме-гричной и асимметричной форм с помощью разновидностей ХОЫ.
Практическая тайность работы состоит в:
- количественном определении эффективности проведокия про-
цэссов: холодной штамповки ввдавливашвм деталей о фланцами круглой и п -угольной формы за один Технологический переход} холодной штамповки обратным выдавливанием стаканов с гладкими полостями за один переход; холодной штамповки стаканов из листовых заготовок; холодной объемной штамповки выдавливанием оребрен-ных стержней (изготовление поковок типа шестерен о зубом); холодной объемной штамповки выдавливанием утолщений сферических и конических форм за один переход;
предоставлении возможности ишютру-технологу в производственных условиях оценить энергетические параметры процесса холодной штамповки, оценить возможность формоизменения за один переход, определить силовые характеристики в нестационарных технологических процессах;
разработке конструкций штамповой оснастки для промышленного применения о использованием (универсального) кузиечно-штам-повочного оборудования для разработанных технологических процессов холодного деформирования;
разработке рекомендаций, которые могут быть использованы при проектировании и выбора параметров новых специализированных куэнечно-вггамповочиых машин;
разработке конструкций штампов для промышленного применения на специализированном прессовом оборудовании с использованием холодного комбинированного выдавливания;
разработанные методики проектирования технологических процессов, вкліяаііціїк формой:менящие операции, в которых используется различные операции холодного выдавливания; штампы для изготовления ряда деталей (шестерен, фланцев, стаканов и др.) внедрены на предприятиях, а также в учебном процессе МПУ и ТашПУ.
Дптюбапия работы. Основные материалы диосертанионной работы доложены и обсуждены на I Международной научно-технической конференции по обработке металлов давлением (г.Дьер, ВНР,1Э85г.), на Всесоюзных и Республиканских научно-технических конференциях (г.Ташкент,1981, 1982,1963,1984,1986, 1989, 1990, 1991,1992 гг), на научно-технической конференции "Прогрессивные методы обработки металлов давлением" (г.Ереван,1979 г.), на отраслевом семинаре4 иинтяжмаша (г.Орск, 1978 г.), 6 научно-технических ковфе-
ранциях ТавШ (1981, 1902, 1983, 1986, 1987, 1988 гг.), на 4 семинарах НТО Маляром Узбекистана. Работа обсувдена и одобрена на кафедре ОД ТашІТУ имени А.Р.Бвруни в 1991 г., на кафедро МТ-6 МГТУ ил. Н.Э. Баумана в 1992 г.
Публикации. По теш диссертации опубликовано 31 печатная работа.
Структура и объем работы.Диссертация состоит из введения, 6 раздолоз я основних вюзодов; содержит 213 страниц машинописного текста, 155 рисунков и 29 таблиц. Список попользованной литературы включает 154 наименования.