Введение к работе
Актуальность работы
Во многих отраслях промышленности, особенно в машиностроении, находят широкое применение резьбовые соединения, представляющие собой пары: болт-гайка, шпилька-гайка и т.п. Наиболее ответственным элементом гайки является резьба, от качества которой зависит надежность и долговечность резьбового соединения.
Прогрессивным способом формирования внутренних резьб является способ резьбовыдавливания с использованием бесстружечных метчиков, который по сравнению с обработкой резанием обладает следующими преимуществами:
- резьба, сформированная бесстружечными метчиками, более точная,
а боковые поверхности имеют меньшую шероховатость поверхности;
- стойкость бесстружечных метчиков для формирования резьб 0 4... 10
мм в 2 - 6 раз выше стойкости режущих метчиков;
- обеспечивается возможность повышения производительности за
счет применения повышенных скоростей обработки;
- статическая и усталостная прочность гаек с резьбой, сформированной
бесстружечными метчиками, выше чем, у гаек с нарезанной резьбой;
- обеспечивается экономия металла (до 1...2%) за счет отсутствия
стружки, при этом устраняются проблемы, связанные с её удалением и утили
зацией.
Несмотря на существенные преимущества, способ пластического резбо-формирования не получил широкого применения, так как многие проблемы процесса формирования внутренних резьб с использованием бесстружечных метчиков (определение энергосиловых параметров резьбовыдавливания, поиск рациональной конструкции метчиков, выбор эффективных смазочно-охлаж-дающих технологических средств (СОТС), повышение точности и качества резьбы, определение диаметра отверстия под выдавливание резьбы и др.) изучены недостаточно полно.
Поэтому совершенствование процесса пластического формирования внутренних резьб и расширение области его применения является важной и актуальной задачей для метизной промышленности.
Цель и задачи исследования
Целью работы является совершенствование процесса формирования внутренних резьб пластическим деформированием с использованием бес-стружечных метчиков на основе компьютерного и натурного моделирования.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решить следующие задачи:
- исследовать неоднородность свойств в заготовках гаек, изготовленных
холодной объемной штамповкой, п е формированием резьбы г е с к и м
д, 1 РОС йдЦНи«/*Л,1.№ИГ|
деформированием t библиотек* |
- разработать с использованием современных методов теории ОМД математическую модель процесса пластического формирования резьбы бес-стружечными метчиками и выполнить расчеты энергосиловых параметров с учетом упрочнения деформируемых сталей;
выполнить экспериментальные исследования процесса формированием резьбы пластическим деформированием с целью поиска эффективных СОТС и скоростных режимов резьбоформирования;
уточнить методику расчета диаметра отверстия под формирование резьбы бесстружечными метчиками в зависимости от формы и размеров образуемого кратера.
Научная новизна работы заключается:
в разработке математической модели процесса пластического формирования резьбы с использованием бесстружечных метчиков;
в получении новых данных о влиянии свойств СОТС и скорости обработки на крутящий момент, который необходимо приложить к бесстружечному метчику для осуществления процесса пластического резьбоформирования;
в разработке методики расчета упругого пружинения резьбы, сформированной пластическим деформированием;
в разработке методики определения диаметра отверстия под резьбовьщавливание, которая позволяет учитывать форму и размеры образуемого кратера.
Практическая значимость.
Методика расчета энергосиловых параметров процесса пластического резьбоформирования позволяет на стадии проектирования технологии без проведения дорогостоящих экспериментов определять рациональные конструктивно-технологические параметры, при которых возможна реализация процесса формирования резьб с использованием бесстружечных метчиков.
Разработанные рекомендации по выбору СОТС и диаметра отверстия под резьбовьщавливание позволяют повысить эффективность процесса формирования резьбы в гайках бесстружечными метчиками и качество гаек.
Реализация работы в промышленности.
Результаты работы, касающиеся рекомендаций по выбору СОТС и методика расчета диаметра отверстия под резьбовьщавливание, используются в ОАО «Автонормаль» (г.БелебеЙ). Эти же рекомендации приняты к использованию в ОАО «Магнитогорский калибровочный завод» и ОАО «Магнитогорский метизно-металлургический завод», на которых планируется внедрить процесс пластического резьбоформирования вместо обработки резанием при изготовлении гаек М6-М10.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы: получение и технологии обработки» (Красноярск, 2001г.), на Четвертом
конгрессе прокатчиков (Магнитогорск, 2001г.); на ежегодных научно-технических конференциях МПУ им. Г.И.Носова в 2001-04 гг., а также на расширенном заседании кафедры теоретической механики и сопротивления материалов и объединенном семинаре механико-машиностроительного факультета МГТУ им.Г.И.Носова.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 статей и патент №40714 на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 129 наименований. Работа содержит 133 страницы машинописного текста, включая приложение, 50 рисунков и 12 таблиц.
