Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Одной из основных тенденций развития современного машиностроения является разработка и внедрение новых технологий, повышающих качество изделий, снижающих трудоемкость, материалоемкость, себестоимость их изготовления. Особенно это актуально для производств, занимающихся выпуском изделий, к качеству которых предъявляются повышенные требования. К таким производствам относится выпуск специзделий и инструмента массового производства.
В современных условиях возрастания требований к эффективности действия, расширения номенклатуры специзделий с уменьшением объемов партий, особенно актуальным стало снижение стоимости за счет нового подхода к технологии изготовления изделий и разнообразного инструмента. Для решения этих задач многими научными и инженерными коллективами проводится поиск, разработка и внедрение прогрессивных технологий изготовления. Значительное место среди них отводится технологическим процессам с использованием обработки металлов давлением.
В настоящее время инструментальное производство осуществляется в основном с помощью обработки резанием. Это распространяется на чистовые отделочные и на черновые прсфилеобраэуюпие операции. Данное производство связано с большими отходами дорогостоящих высококачественных инструментальных сталей и большим расходом рабочего времени на выпуск единицы продукции.
В тоже время производственный опыт изготовления специзделий и инструмента с использованием обработки металлов давлением говорит о достаточно высокой рентабельности подобных технологических процессов по сравнению с процессами, полностью построенными на обработке резанием. Речь идет о получении с помощью обработки металлов давлением полуфабрикатов, требующих как можно меньшей последующей механической обработки и наилучшим вариантом подобной технологии является такой, когда обработка резанием присутствует лишь в виде доводочных операций. Применение подобных комбинированных технологий способно значительно снизить расход металла, время и трудоемкость изготовления изделий.
Рассматривая вопрос повышения эксплуатационных характеристик, в частности, стойкости инструмента, следует отметить, что
_ 4 -
тлеются данные, свидетельствующие о значительном ее увеличении для инструмента, выпущенного с использованием обработки металлов давлением, по сравнению с инструментом, полностью изготовленным обработкой резанием. Это объясняется получением при обработке металлов давлением более целостной, упрочненной структуры металла, неяели пр1,: обработке резанием.
При изготовлении полуфабрикатов специзделий и инструмента .массового производства наиболее часто применяются операции объемной штамповки, в частности прямое и обратное выдавливание в режимах холодной, горячей и неполном горячей (полугорячей) обработки. Применение этих операций сводит до минимума последующую обработку резанием, обеспечивает значительную экономию металла и повышает его механические свойства.
Использование скоростной штамповки имеет свои определенные достоинства по сравнению с вышеописанными режимами в случае обработки инструментальных и конструкционных сталей, которые относятся к труднодеформируемым материалам. Однако несмотря на достоинства скоростной штамповки, внедрение ее в производство специзделий и инструмента осуществляется весьма медленными темпами, что обусловлено отсутствием научно обоснованного анализа процессов и отсутствием рекомендаций, направленных на прогнозирование механических свойств штампуемой детали.
Анализируя современный уровень технологий изготовления элементов специзделий и инструмента массового производства необходимо отметить, что разработка новых технологий обработки трудноде-формируемых материалов, повышающих эксплуатационные характеристики изделий, методов расчета, позволяющих прогнозировать формируемые механические свойства, определять оптимальное количество операций с учетом реальных свойств материала являются актуальными задачами.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Диссертационная работа посвящена решению крупной научно-технической проблемы - расширение возможностей и повышение эффективности производства специзделий и инструмента за счет выбора научно обоснованных режимов обработки и специальных видов технологии на базе развития теории процессов объемной холодной и полугорячей обработки давлением с более полным учетом механических свойств материала (неоднородности, вязкости, упрочнения) .
разработке единого метода анализа процессов объемной .холодной и полугорячей штамповки на базе вариационного принцип?, виртуальных (возможных) скоростей с использованием способа локальных вариаций, заключающегося в получении основных соотношений с указанием подхода к их численному решению, позволяющего учитывать неоднородность, вязкость, деформационное упрочнение материала и прогнозировать кинематические, деформационные, силовые характеристики и ожидаемые механические свойства изделий;
получении математических моделей, описывающих зависимости интенсивности напряжения, напряжения текучести и коэффициента вязкости от температуры, степени и скорости деформации, необходимых для учета неоднородности механических свойств при теоретическом исследовании процессов скоростной холодной и полугорячей штамповки сталей Р6М5, ЗОХНЗА, У12А. 50;
установлении функциональных зависимостей влияния технологических параметров процесса объмной холодной и полугорячей штамповки (прямого и обратного выдавливания) на кинематику, деформированное и напряженное состояние материала заготовки, силовые характеристики, формирование механических свойств в изделии и hf. возникающие напряжения в инструменте;
определении особенностей изменения температуры в заготовке и инструменте в процессе реализации объемной полугорячей штамповки, которые дают возможность учета их влияния на формирование механических свойств изделия и температурные напряжения в инструменте;
разработке алгоритмов и пакетов программ для описания операций прямого холодного, прямого и обратного полугорячего выдавливания;/ являющихся ключевыми для построения высокоэффективных технологических процессов изготовления специзделий и инструмента массового производства и расширяющие возможности моделирования процессов обработки.