Введение к работе
Актуальность работы. Повышение эффективности производства крепежных изделий является актуальной проблемой отечественной метизной промышленности. При этом в условиях современных рыночных отношений производство должно быть направлено на изготовление крепежа прогрессивных конструкций в сочетании с низкой себестоимостью и высоким качеством продукции. Отличительным признаком и основой технического уровня прогрессивного крепежа является его многофункциональность, которая позволяет отказаться от вспомогательных деталей соединений, обеспечить самостопорение и надежность сборки, а также способствует механизации и автоматизации сборочных операций, снижает трудоемкость сборки и технического обслуживания узлов.
Наиболее эффективной технологией изготовления фланцевых болтов – самого распространенного вида крепежа прогрессивной конструкции – является технология, включающая в себя формирование шестигранной головки болта методом редуцирования. Этот метод, в отличие от методов высадки и обрезки, позволяет добиться четкого оформления ребер головки болта без отхода металла. Основные проблемы при этом следующие: образование радиальных наплывов металла на фланце болтов, что снижает их качество; сложность совмещения граней предварительного шестигранника заготовки с гранями пуансона для высадки фланца болта, что приводит к браку продукции. Кроме того, при изготовлении фланцевых болтов из высокопрочных материалов на напряженно-деформированное состояние заготовки и качество болтов в целом существенное влияние оказывает рабочий профиль пуансона для редуцирования.
Для совершенствования технологии изготовления фланцевых болтов необходимо создание математических моделей процесса формирования головки болта, проведение исследований, направленных на определение влияния рабочего профиля пуансона на его стойкость и напряженно-деформированное состояние заготовки. Потребуется также разработка новых конструкций инструмента для повышения качества болтов и снижения количества бракованных изделий.
Цель диссертации. Повышение эффективности изготовления болтов с фланцем холодной штамповкой путем совершенствования технологии и конструкций инструмента.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи.
1. Исследование влияния рабочего профиля пуансона для редуцирования шестигранной головки болта на его стойкость и напряженно-деформированное состояние заготовки. Разработка новой конструкции пуансона для редуцирования с целью повышения качества болтов.
2. Разработка математических моделей процессов редуцирования шестигранной головки болта и высадки его фланца для исследования энергосиловых параметров пластического деформирования заготовок из различных материалов
3. Разработка новой конструкции сборного пуансона для высадки фланца болта с целью снижения количества бракованных изделий.
4. Экспериментальное исследование процесса формирования шестигранной головки болта с фланцем. Совершенствование технологии изготовления фланцевых болтов и внедрение результатов работы в производство.
Научная новизна работы:
- на основе вариационного принципа механики разработана математическая модель процесса редуцирования шестигранной головки болта, учитывающая влияние параболического профиля деформирующей части пуансона на энергосиловые параметры процесса;
- на основе вариационного принципа механики разработана математическая модель процесса высадки фланца болта, позволяющая определить оптимальные геометрические параметры инструмента и заготовки при изготовлении болтов с различными эксплуатационными свойствами и формой фланца;
- впервые установлено, что параболическая форма деформирующей части пуансона для редуцирования шестигранной головки болта способствует повышению его стойкости на 8-15 %.
Практическая ценность:
- усовершенствована технология изготовления болтов с фланцем, разработаны рекомендации по выбору размеров заготовки на каждом переходе холодной штамповки для повышения качества болтов и стойкости инструмента;
- разработана новая конструкция пуансона для редуцирования шестигранной головки болта, позволяющая повысить качество болтов за счет исключения радиальных наплывов металла на фланце болта (патент РФ на полезную модель № 75337);
- разработана новая конструкция сборного пуансона для высадки фланца болта снижающая количество бракованных изделий за счет точного совмещения граней заготовки с гранями пуансона.
Реализация работы в промышленности:
Результаты работы приняты к внедрению на ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ»:
- разработана технологическая карта ВТК ММК-МЕТИЗ М КР-70 «Болты с шестигранной уменьшенной головкой и фланцем М10» по ГОСТ Р 50274-92;
- разработан комплект рабочих чертежей инструмента для изготовления болтов с фланцем М10 по ГОСТ Р 50274-92 в условиях холодно-прессового цеха №2 на автомате АВ1921.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях ГОУ ВПО «МГТУ им. Носова» в 2004-2009 гг.
Публикации. Содержание и результаты работы отражены в 6 публикациях, включающих патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка литературы (включающего 110 наименований) и двух приложений. Работа содержит 120 страниц машинописного текста, 69 рисунков, 11 таблиц.
