Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор технологий, теоретических и экспериментальных исследований процессов точной штамповки выдавливанием 11
1.1 Точная штамповка в закрытых штампах 15
1.2 Удельные усилия при штамповке выдавливанием 25
1.3 Температурные условия при выдавливании 34
1.4 Математическое моделирование процессов штамповки 38
Выводы и постановка задачи исследования 42
2. Исследование процесса выдавливания в закрытых штампах 44
2.1 Математическая модель первой стадии процесса выдавливания 45
2.1.1 Компьютерное моделирование первой стадии выдавливания 45
2.1.2 Проверка адекватности моделирования 48
2.2. Вторая стадия выдавливания 56
2.2.1 Компьютерное моделирование 56
2.2.2 Проверка адекватности модели 57
2.3. Математическое моделирование третьей стадия выдавливания 58
2.3.1 Исследования влияния внешнего компенсатора на заполнение торцевой части стержня 58
2.3.2. Исследование влияния внутреннего компенсатора на заполнение торцевой части стержня 60
2.4 Расчет компенсатора при точной штамповке выдавливанием 66
Выводы 70
3 Механические свойства и поверхностный угар стали 18Х2Н4МА при температурах полугорячей штамповки 71
3.1 Исследование образцов на горячее кручение 73
3.1.1 Определение предельной пластичности 76
3.1.2 Определение сопротивления деформации 78
3.2 Методика определения поверхностного угара 79
3.3 Результаты исследований 80
3.4 Оценка точности экспериментов 86
3.4.1 Погрешности экспериментов при определении пластичности металлов 87
3.4.2 Погрешности экспериментов при определении сопротивления металла деформации 89
3.4.3 Погрешность эксперимента при определении поверхностного угара 90
Выводы 92
4. Модель температуры нагрева заготовки стали 18Х2Н4МА для полугорячей штамповки 93
4.1 Функция желательности для решения задач с несколькими откликами93
4.2.Аналитический метод определения обобщенной функции желательности 97
4.3. Графический метод нахождения обобщенной функции желательности 101
4.4 Алгоритм выбора технологического процесса штамповки выдавливанием 106
Выводы 110
5. Инженерная методика проектирования технологических процессов полугорячего выдавливания в закрытых штампах 112
5.1. Порядок разработки технологического процесса 112
5.2. Разработка технологии штамповки детали «корпус распылителя»... 113
5.3. Автоматическая линия для штамповки корпуса распылителя 117
Выводы 120
Заключение и основные выводы 121
Список использованных источников 124
Приложения 136
- Математическое моделирование процессов штамповки
- Исследования влияния внешнего компенсатора на заполнение торцевой части стержня
- Погрешности экспериментов при определении сопротивления металла деформации
- Алгоритм выбора технологического процесса штамповки выдавливанием
Введение к работе
Актуальность работы.
Малогабаритные детали диаметром до 20 мм и массой до 1 кг изготовляют, как правило, на металлорежущих станках-автоматах. При этом до 70% металла уходит в стружку. Принимая во внимание, что количество таких деталей массового производства велико, и только в автотракторной отрасли составляет около 500 наименований, общее количество металла, который теряется в стружку, превышает 100 тысяч тонн в год.
Высокую точность и хорошее качество поверхности детали можно получить, используя процесс холодной объемной штамповки выдавливанием (ХОШВ). Однако этот процесс характеризуется высокими удельными усилиями и не рекомендуется для штамповки высоколегированных марок стали, которые имеют твердость более 260НВ. Быстрое охлаждение нагретой заготовки и наличие окалины при горячей штамповке выдавливанием ухудшает качество поверхности и увеличивает припуски для дальнейшей обработки резанием.
Одним из направлений, позволяющих расширить границы применения штамповки выдавливанием, является разработка технологии полугорячей штамповки выдавливанием в закрытых штампах.
Несмотря на высокие технико-экономические показатели, процессы полугорячей точной штамповки выдавливанием в закрытых штампах медленно внедряются в производство, что связано, в некоторых случаях, с недостаточной изученностью теории и технологии процесса.
Работа выполнена:
-в соответствие с перечнем критических технологий Российской Федерации - пункт «Энергосбережение»;
-в соответствие с приоритетными направлениями развития науки, технологий и техники Российской Федерации - пункт «Энергосберегающие технологии»;
-в рамках федеральной целевой научно — технической программы «Сибирь», раздел 15.06, пункт 15.06.01 «Разработка новых технологических процессов изготовления изделий методами обработки давлением»;
-в соответствие с планом НИР «Алтайского научно — исследовательского института технологии машиностроения» (АНИТИМ) и Сибирского государственного индустриального университета (СибГИУ). Исполнитель кафедра «Технология и автоматизация кузнечно — штамповочного производства» (ТиАКШП).
Цель работы. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса полугорячей штамповки выдавливанием в закрытых штампах и разработка научно обоснованных рекомендаций и методик расчета основных параметров процесса.
Основные задачи.
На основе разработанных расчетных схем процесса выдавливания в закрытых штампах создать математическую модель расчета силовых параметров процесса штамповки в закрытых штампах.
Разработать методику расчета внешнего и внутреннего компенсатора для процесса выдавливания в закрытых штампах.
Разработать методику и экспериментально определить прочностные и пластические характеристики и поверхностной угар стали 18Х2Н4МА при температурах полугорячей штамповки.
Используя функцию желательности, определить оптимальную температуру нагрева заготовки для процесса полугорячей штамповки выдавливанием в закрытых штампах. Разработать алгоритм выбора технологического процесса выдавливания.
На основе теоретических и экспериментальных исследований разработать методику проектирования технологического процесса изготовления детали «корпус распылителя» и внедрить ее в производство.
Научная новизна.
На основе компьютерного моделирования разработан расчет удельных усилий при штамповке выдавливанием в закрытых штампах. Экспериментально, используя метод планирования экспериментов, подтверждена адекватность компьютерного моделирования и получены математические модели. Приведена методика расчета компенсаторов.
Получены экспериментальные данные по сопротивлению металла деформации, пластическим свойствам и поверхностному угару для стали 18Х2Н4МА в интервале температур полугорячей штамповки.
Выполнено планирование экспериментов с использованием «функции желательности» и определена оптимальная температура нагрева заготовки из стали 18Х2Н4МА для полугорячей штамповки выдавливанием. Разработан алгоритм выбора технологического процесса штамповки выдавливанием.
На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований получены математические модели для расчета основных параметров процесса выдавливания; разработана научно обоснованная методика проектирования технологических процессов полугорячего выдавливания в закрытых штампах.
Практическая значимость. Разработана методика проектирования технологического процесса штамповки выдавливанием в закрытых штампах с компенсатором. Изучены механические свойства и поверхностный угар стали 18Х2Н4МА при температурах полугорячей штамповки. Определен оптимальный температурный интервал нагрева заготовки из стали 18Х2Н4МА для штамповки корпуса распылителя. Разработаны новые конструкции штампов и автоматизированная линия для штамповки детали «корпус распылителя».
Реализация результатов. Результаты исследований использованы при разработке технологии полугорячей штамповки выдавливанием в закрытых штампах, проектировании штамповой оснастки и изготовления
технологической линии для штамповки детали «корпус распылителя» в ООО «Техномаш» г. Барнаул.
Научные результаты исследования внедрены в ГОУ В ПО «Сибирский государственный индустриальный университет» в практику подготовки студентов специальности 150106 - обработка металлов давлением Внедрение результатов работы в производство и учебный процесс подтверждены соответствующими актами и справками о внедрении.
Достоверность и обоснованность полученных результатов, выводов и
рекомендаций подтверждается: совместным использованием
воспроизводимого по точности физического и математического моделирования, основанного на современных достижениях теории пластичности; широкого использования методов планирования экспериментов; адекватностью разработанных математических моделей; сопоставления полученных результатов с данными других исследователей; высокой эффективностью предложенных технологических решений, подтвержденных актом внедрения в производство.
Предмет защиты. На защиту выносятся:
Результаты теоретических и экспериментальных исследований силового процесса полугорячей штамповки выдавливанием в закрытых штампах с наличием компенсатора.
Экспериментальные и аналитические модели расчета усилий и расчет оптимальной температуры полугорячей штамповки.
Методики: расчета усилий, расчета размеров компенсатора, расчета оптимальной температуры нагрева заготовки для полугорячей штамповки, определения механических свойств металла скручиванием при температурах полугорячей штамповки.
Технологические процессы выдавливания в закрытых штампах, разработанные на основе проведенных исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях:
-4-ая Всероссийская научно - практическая конференция. «Информационные технологии в экономике, науке и образовании», г. Бийск. - 2004.
-10-ая Всероссийская научно - практическая конференция. «Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество», г. Новокузнецк, - 2006.
-6-ая Всероссийская научно - практическая конференция. «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве,» AS" 2007, г. Новокузнецк, - 2007.
-Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. «Наука и молодежь: проблемы, поиски решения», г. Новокузнецк, - 2007.
-11 -ая Всероссийская научно — практическая конференция
«Металлургия: технологии, управление, инновации, качество.» г. Новокузнецк, - 2007.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе две работы из перечня ВАКа.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и заключения, списка используемой литературы из 115 наименований и 3-х приложений. Диссертация изложена на 138 страницах машинописного текста, содержит 51 рисунок и 11 таблиц.
Математическое моделирование процессов штамповки
На основе системной классификации [37,72] в моделировании развивались два направления. Одно из них было связано с построением статистических моделей, с обработкой результатов эксперимента, планируемого или пассивного; другое с построением математических моделей, решением уравнений массо — теплопереноса, механики сплошных сред и др. Совершенствование вычислительной техники стимулировало развитие обоих направлений математического моделирования. От обработки результатов одного эксперимента исследователи перешли к накоплению результатов, созданию баз данных, обработке больших массивов данных. От решения частных задач механики — к построению универсальных расчетных схем, которые ориентированы на широкий круг задач.
Развитие вычислительной техники и вычислительной математики привело к тому, что компьютерное решение задачи перешло из разряда научных достижений в разряд обычного инженерного расчета, необходимого на стадиях конструкторского и технологического проектирования [37]. Если на ранних стадиях применения вычислительной техники в инженерных расчетах присутствовал этап разработки алгоритма и программы, то с использованием универсальных расчетных систем этот этап исчез. Это создало иллюзию простаты получения результатов, а иногда мнение о возможности успешного моделирования без знания теории и вычислительных методов [37].
Задача конструкторско-технологического проектирования в принципе не может иметь единственного решения. Понятие «оптимальное решение» не стоит понимать в строго математическом смысле. Можно говорить об удачном, о приемлемом решении. В любом случае необходимо иметь базу для сравнения, то есть несколько приемлемых результатов, из которых можно выбрать лучший. Понятно, что для сравнения технологических решений необходимо видеть результаты реализации этих проектов. Математическое моделирование технологического процесса, анимация этого процесса имеет неоспоримое преимущество по сравнению с изготовлением и испытанием опытных образцов.
Выбирая численные методы компьютерного моделирования, необходимо продумать способы проверки, которые позволят убедиться в адекватности предложенной задачи [37].
Достоверность математической модели может быть подтверждена только путем сравнения значений расчетных и экспериментальных величин исследуемых параметров отклика. При этом правильно организованное исследование должно сочетать в разумных пропорциях как математические , так и экспериментальные методы [73].
Экспериментальная математическая модель гарантирует пригодность полученной модели при доказанной ее адекватности для изучения объекта, на котором получены экспериментальные данные. Методы планирования экспериментов позволяют значительно сократить количество экспериментов и быстрее выявить оптимальный вариант осуществления изучаемого процесса.
Применимость различных методов расчета [1,27,74] для процессов обработки металлов давлением обосновывается, прежде всего сравнительной точностью результатов и затратами на их получение. Е.А. Попов [73,75] считает под точностью результатов степень точности отражения реальных условий деформирования и функциональных связей, а не степень точности исходных уравнений и их совместного решения.
В последнее время для моделирования технологических процессов обработки металлов давлением широкое применение нашел метод конечных элементов. Рассмотрим некоторые работы по применению метода конечных элементов (МКЭ).
В институте Industrial Science (Япония) [76] выполнены исследования процессов выдавливания полуфабрикатов квадратной, прямоугольной формы и в виде уголка из цилиндрической заготовки. Моделирование осуществлялось с помощью пакета COPRESS для жесткопластической среды. Исследовались возможные прогнозирования выдавливания и размеров инструмента на характер течения металла. Сравнение теоретических и экспериментальных данных не проводилось. Однако в работе отмечается, что пакет COPRESS позволяет получить ценную информацию о характере течения металла при различных переменных параметрах. Эффективность использования математического моделирования при исследовании оптимизации и проектировании технологических процессов ОМД рассмотрено на примере использования пакета QForm-2D/3D [77]. Приведены результаты моделирования выдавливания детали в условиях холодной деформации без учета теплового эффекта и с учетом последнего. Расположение волокон, полученное в результате конечно-элементного моделирования, хорошо согласуется с результатами металловедческого анализа. Развитие методов математического моделирования позволило создать универсальный комплекс программ для моделирования пластического формоизменения металла и автоматизированного проектирования процессов ковки и штамповки QForm — 2D/3D.J78]
В работе [79] изложены особенности моделирования с помощью пакета MSC SuperForge. Приведены примеры применения MSC SuperForge в промышленности.
На основе метода конечных элементов (МКЭ) в [80] разработана новая математическая модель 3-мерных процессов обработки металлов давлением. Выполнены расчеты для 3-мерных процессов осадки и прокатки круглой заготовки в гладких валках. Анализ напряженного состояния металла подтверждает высокую эффективность алгоритма и хорошее совпадение с экспериментальными данными. В дальнейшем на основе метода граничных элементов (МГЭ) разработана новая математическая модель процессов обработки металлов давлением [81]. Предложенный подход позволяет существенно повысить точность расчетов по сравнению с существующими (МКЭ).
В работе [37] рассмотрено состояние и перспективы развития метода конечных элементов применительно к обработке металлов давлением. Рассмотрены существующие методы решения задач обработки металлов давлением; приведены примеры решения задач ковки, штамповки, прессования и т.д.; разработана методика проектирования многопереходных процессов штамповки. Моделирование процессов горячей объемной штамповки приведены в работе [82], где особое внимание обращено на выбор граничных условий. Следует отметить, что приведенные выше решения выполнены, как правило, с использованием модельных материалов и не учитывают упрочнение.
Исследования влияния внешнего компенсатора на заполнение торцевой части стержня
Проводили при толщине стенки компенсатора 0,5; 1,0; 2, и 4 мм (Рисунок 2.13). При этом проводили замеры усилия заполнения компенсатора, которые пересчитывали в относительное удельное усилие рк/от. Как и следовало ожидать, с увеличением толщины стенки величина относительного усилия уменьшается. Опытные данные можно аппроксимировать зависимостью. Достоверность аппроксимации составляет R2 =0,9965. Результаты исследований приведены на рисунок 2.16. Опытные данные можно аппроксимировать зависимостью Достоверность аппроксимации составляет R2 =0,9998. С увеличением диаметра внутреннего компенсатора величина относительного удельного усилия при заполнении полости компенсатора уменьшается. Используя графики (Рисунки 2.14 и 2.16), можно найти удельное усилие заполнения компенсатора. Для проверки адекватности компьютерного моделирования провели экспериментальные исследования по заполнению полости внутреннего компенсатора при штамповке выдавливанием в закрытом штампе. На рисунке 2.17 показана поковка корпуса распылителя, полученная прямым выдавливанием из заготовки, с внутренней компенсационной полостью 2. На втором переходе штамповки в закрытом штампе избыток металла затекает в компенсаторную полость 4 и объем компенсаторной полости уменьшается 3.
Принимаем продольный профиль компенсатора в виде цилиндра высотой hK и LK. Изменение объема полости компенсатора будем оценивать коэффициентом заполняемости [85]. где Vko -объем полости компенсатора до деформации; Vk -объем полости компенсатора после деформации. В связи с искажением формы усеченного конуса компенсатора после штамповки, значение объема Vki находили из следующих геометрических положений [86]. Объем заготовки где F3 - площадь поперечного сечения заготовки; Н3 - высота заготовки. Анализируя зависимость (2.14), можно отметить, что выражение F (Н3-Ну) представляет объем металла, смещенный пуансоном во время рабочего хода. В опытах смещенный объем оставался постоянной величиной. При заданных размерах компенсатора V0K И диаметра стержня dc коэффициент заполняемости зависит только от длины выдавленного стержня 1С. Для проверки адекватности компьютерного моделирования по заполнению внутренней компенсационной полости было проведено исследование процесса выдавливания с использованием метода планирования экспериментов. В качестве параметра оптимизации принимаем длину выдавливаемого стержня 1с В качестве факторов выбрали: Х( - относительная глубина компенсационной полости, hKo/H3; Х2 - относительный диаметр компенсационной полости, dKD3. Матрица планирования и результаты приведены в таблице 2.4. Числитель в пятой колонке - глубина полости внутреннего компенсатора, знаменатель — отношение Пко/Нз- Числитель в шестой колонке - диаметр компенсационной полости, знаменатель — отношение dK/D3 Эксперименты проводили на кривошипном прессе. Были использованы свинцовые образцы с размерами D3 х Н3 = 17,0 х 38 мм, с различными размерами компенсационной полости. Всего было проведено 4 опыта. Каждый опыт дублировался трижды. Результаты опытов приведены в таблице 2,4, где числитель — длина выдавленного стержня 1с в мм и знаменатель - логарифмическое значение длины стержня У = In flc)- В последней колонке приведены средние значения по результатам трех опытов. После обработки результатов получили следующее уравнение регрессии в кодовом масштабе.
Погрешности экспериментов при определении сопротивления металла деформации
Анализируя результаты исследования механических свойств и поверхностного угара стали 18Х2Н4МА (таблицы 3.2 и 3.3), трудно определить оптимальную температуру нагрева заготовки для штамповки выдавливанием, так как с повышением температуру испытания уменьшается сопротивление металла деформации, повышаются пластические свойства, но возрастает поверхностный угар металла.
Задачу оптимизации процессов, характеризующихся несколькими откликами, обычно сводят к задаче оптимизации по одному критерию с ограничениями в виде равенств или неравенств. В зависимости от вида поверхности отклика можно использовать линейное или нелинейное программирование и другие методы [105]. К недостаткам этих способов оптимизации следует отнести трудности математического описания процесса и корректного решения задачи. Одной из наиболее удачных для процессов с большим количеством откликов является оптимизация с использованием предложенной Харрингтоном [106] в качестве критерия обобщенной функции желательности.
Под желательностью d понимают тот или иной желательный уровень параметра оптимизации. Для этого предлагается преобразовать измеренные значения свойств (откликов) в безразмерную шкалу желательности. Построение шкалы желательности, которая устанавливает соотношение между значениями свойств (отклика) у соответствующим ему значением d является в своей основе субъективным, отражающим отношение исследователя к отдельным свойствам.
Для построения шкалы желательности удобно использовать метод количественных оценок с интервалом значений желательности от нуля до единицы. Разработана специальная шкала желательности [107] (таблица 4.1). Такой выбор числовых отметок шкалы желательности объясняется удобством вычислений, поскольку:
Построенная в соответствии с таблицей 4.1, шкала желательности представляет собой безразмерную шкалу, при помощи которой любое значение свойств (отклик) может быть преобразован так, чтобы его значения можно было интерпретировать в терминах полезности или желательности для любого процесса. Простейшим способом преобразования отклика является такое преобразование, в котором существует верхнее или нижнее ограничение свойств. Для односторонних ограничений вида: удобной формой преобразования свойства у в частную функцию желательности d служит экспоненциальная зависимость [107]: где zt — некоторая безразмерная величина, линейно связанная с изучаемыми свойствами у\ и измеряемая от +4 до -3. Графически функция (4.1) показана на рисунке 4.1. Построение этого графика следует из таблицы 4.2 [107]. Имея несколько значений свойств (откликов) у І , преобразованных с помощью графика 4.1 в частные функции желательности di можно определить обобщенную функцию желательности Можно отметить, что если какая-то одна единичная функция желательности d равна нулю, то соответствующая ей обобщенная функция желательности D будет равна нулю. На обобщенную функцию желательности D сильнее всего влияет наименьшее значение частной функции желательности d. С обобщенной функцией желательности D можно выполнять все математические операции, как с любым откликом системы. Обобщенную функцию желательности можно использовать в роли критерия оптимизации при исследовании и оптимизации процессов обработки металлов давлением. Обобщенная функция желательности D была использована для определения оптимальной температуры нагрева заготовки для точной объемной штамповки выдавливанием корпуса распылителя дизельной форсунки из стали 18Х2Н4МА [108-110]. В качестве откликов были использованы: у/ - сопротивление металла деформации, МПа; У2 — пластические свойства металла, степень деформации сдвига до разрушения; уз — поверхностный угар при нагреве, г/м2. Для определения частных функций желательности необходимо сначала установить преобразование измеряемых свойств yt в безразмерную равномерную шкалу z,- .a
Алгоритм выбора технологического процесса штамповки выдавливанием
Выбираем две базовые величины измеряемого свойства у у и устанавливаем соответствующие им значения частной функции желательности dy. При высоком сопротивлении деформации возможно смятие инструмента и получение поковок плохого качества. Поэтому из технологических соображений принимаем предельно допустимый базовый уровень сопротивления деформации //=450 МПа; будем считать эту величину желательности du = 0,20, т.е. получаем поковку плохого качества. По графику (рисунок 4.3) устанавливаем линейную связь между значением сопротивления деформации и значением z,- - равномерной безразмерной шкалы. При значении частной функции желательности du = 0,20, находим zu = -0,45. На пересечении значений zu = -0,45 и уп = 450 МПа находим реперную точку 1а. При снижении сопротивления деформации до 300 МПа, можно существенно уменьшить износ инструмента и получить поковки хорошего качества. Будем считать, что величина частной функции желательности в этом случае равна dn — 0,70. По графику (рисунок 4.3) находим значение z12 1.00 по равномерной безразмерной шкале. Далее на пересечении значений zl2 = 1,00 иуп = 300 МПа находим реперную точку 16. Соединяем реперные точки 1а и 16 отрезком прямой (прямая 1 на рисунке 4.3). Будем считать, что при пластических свойствах металла, которые оцениваются степенью деформации сдвига до разрушения при испытании на кручение, равных у2\ = 1,5 на изделии возможно появление трещин при его штамповке. В этом случае будем считать, что поковка имеет недопустимый уровень качества, и принимаем величину частной функции желательности d2]= 0,20. По графику, значению d2! = 0,20 соответствует значение z2i =-0,45.
Реперную точку с координатами у2]=\,5 и Z7/=-0,45 обозначим 2а. При увеличении пластических свойств до 6,00 получаем поковку хорошего уровня качества. При этом уровне пластических свойств принимаем величину частной функции желательности у22 = 0,70. По графику (рисунок 4.3) находим, z22 = 1,00. Отмечаем реперную точку 26 с координатами 2=6,0 и z22 = 1,00. Проводим через точки 2а и 26 отрезок прямой линии (прямая 2 на рисунке 4.3). Аналогично, при поверхностном угаре у3] = 0,30 г/м2, окалина на заготовке не позволяет получить поковку с хорошей поверхностью. В этом случае принимаем величину частной функции желательности d3\ = 0,20, и согласно графику (рисунок 4.3) z3i = -0,45. Находим реперную точку с координатами z3! = - 0,45 и у31 = 0,30 г/м2, которую обозначим За. При снижении температуры величина поверхностного угара уменьшается и при его величине у32 = 0,10 кг/м2 можно получить поковку с хорошей поверхностью. Принимаем в этом случае частную функцию желательности dj= 0,70 и по графику (рисунок 4.3) находим реперную точку 36. Через точки За и 36 проводим отрезок прямой (прямая 3 на рисунке 4.3). Сводные данные по определению реперных точек приведены в таблице 4.4. На рисунке 4.3 приведена номограмма, которая позволяет для каждого экспериментального значения исследованных свойств yt графически определить соответствующую величину частной функции желательности dh а затем рассчитать обобщенную функцию желательности D. По результатам экспериментов, приведенных в таблицах 3.2 и 3.3, при температуре 700С сопротивление деформации равно yt= 355 МПа, пластические свойства у2=4,4\ и поверхностный угар jyj=0,06 г/м". Пунктирные линии показывают способ определения частной функции желательности. По номограмме (рисунок 4.2) соответственно получаем Й?;=0,54, d2=0,55, Лз=0,77. Обобщенная функция желательности при температуре 700С в этом случае будет равна Таким образом, вместо трех изучаемых свойств получен один комплексный показатель качества поковки при точной полугорячей штамповке.
Аналогично по номограмме находим частные функции желательности и затем обобщенную функцию желательности D для остальных исследованных температур. Результаты расчетов приведены на графике (Рисунок 4.4). Можно отметить, что обобщенная функция желательности имеет максимум при температурах 830 - 850С. Таким образом, этот интервал температур следует рекомендовать для нагрева заготовок при точной полугорячей штамповке корпуса распылителя дизельной форсунки из стали 18Х2Н4МА. Сравнивая графики, полученные аналитическим и графическим методом расчета, можно отметить, что они дают одинаковые результаты. Алгоритм выбора технологического процесса штамповки выдавливанием малогабаритных деталей (Рисунок 4.5) состоит из блока ввода исходной информации, где D, d, L, I и а - размеры детали и угол половины конусности матрицы, блоков расчета объема и массы заданной детали, при этом объем детали равен: здесь 5 - угар металла в процентах. При горячей штамповке «1,0 — 3,0%, при холодной и полугорячей штамповке 8=0\ Vdem и Узаг объем детали и объем заготовки; D3 и D - диаметр заготовки и диаметр утолщенной части заготовки. Холодная штамповка Оператор условия характеризует возможности штамповки заготовки в холодном состоянии. Если твердость стали не превышает 260НВ, то рекомендуется использовать холодную штамповку выдавливанием. В противном случае для снижения сопротивления металла деформации необходимо производить нагрев заготовки. Второй условный оператор определяет возможность использования технологий штамповки с нагревом заготовки. Если при нагреве в индукторе токами высокой частоты допускается возможность угар 0,25 кг/м2, то следует применять технологию горячей штамповки. В противном случае необходимо снизить температуру нагрева, чтобы уменьшить величину поверхностного угара. Технология полугорячей штамповки выдавливанием в закрытом штампе рекомендуется при величине поверхностного угара меньше 0,25 кг/м . Штамповку выдавливанием можно осуществить по разным технологиям, которые зависят от коэффициента использования металла (КРІМ) при штамповке. Величину КИМ выбирает технолог в зависимости от имеющегося кузнечного и металлорежущего оборудования, способов нагрева и квалификации персонала.
