Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в автомобильной промышленности развитых стран все шире применяют легкие сплавы и но-', вые материалы для производства деталей легковых и грузовых автомобилей, в том числе колес. Правильный выбор конструктивных парамет-t ров колеса обеспечивает реализацию эксплуатационных характеристик машины, включая такие важнейшие, как долговечность, безопасность, производительность, а снижение массы колес является эффективным мероприятием для снижения эксплуатационных расходов и экономии топлива.
Интенсивно растет производство алюминиевых колес, активно разрабатываются способы их изготовления на основе процессов литья и деформации, а также при их комбинировании. Каждый из большого разнообразия этих способов имеет определенные преимущества и недостатки, как в техническом, так и в экономическом отношении. Современные требования к автомобильным алюминиевым колесам - это большое разнообразие в дизайне, уменьшение массы при условии сохранения высокой прочности и технологичность их производства. Важную проблему снижения себестоимости легкосплавных колес путем уменьшения массы заготовок колес призвано решить создание малоотходных высокопроизводительных технологий.
Одним из наиболее перспективных направлений в решении этой задачи является разработка и внедрение в производство двухкомпонентно-го колеса с ободом из прессованного профиля. Выполнение прессованием разнотолщинного по сечению профиля и обеспечиваемый данным способом деформации высокий уровень физико-механических свойств материала дают возможность оптимизировать размеры поперечного сечения обода. Это позволяет получить высокопрочное колесо с минимальной массой и исключить специализированную обработку резанием заготовок колес.
Технология получения колес из прессованных профилей полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым как к конструкции колес, так и к их производству и актуальна для внедрения.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка технологии производства ободьев автомобильных колес из алюминиевых сплавов на основе комплексного исследования и анализа закономерностей гибки прессованного асимметричного профиля в обечайку. При этом решались следующие задачи:
выбор схемы гибки профиля в обод колеса, разработка методики расчета энергосиловых параметров процесса и подбор соответствующего оборудования;
оценка деформированного состояния и создание методики расчета изменения размеров поперечного сечения сложного профиля в ходе формообразующих операций;
разработка методики расчета пружинения профиля, анализ дефектов, возникающих при гибке и разработка способов их устранения;
выработка оптимального технологического маршрута изготовления ободьев колес и выдача технического задания на создание опытного производства.
Научная новизна. Разработана методика расчета геометрических характеристик профилей сложных поперечных сечений. Проведена оценка энергосиловых параметров гибки этих профилей, рассчитанных с учетом упрочнения материала.
На основе предложенной методики расчета пружинения асимметричного профиля при гибке проанализировано влияние формы, размеров поперечного сечения ободьев колес и механических свойств материала на радиусы остаточной кривизны. Разработаны алгоритмические процедуры расчета параметров гибки, позволяющие произвести настройку оборудования для получения точных обечаек гибкой.
Выполнен анализ напряженно-деформированного состояния профилей в процессе операций гибки и калибровки. Разработанная методика учета изменения толщины профиля при формообразующих операциях позволяет проектировать геометрию исходных заготовок и инструмента для изготовления точных ободьев колес без механической обработки.
Практическая значимость. Создан пакет компьютерных программ
по расчету параметров гибки, позволяющих оценивать важнейшие параметры формовки профиля в обод колеса и рассчитывать изменения размеров поперечного сечения профиля.
Разработаны, изготовлены и отлажены инструмент и оснастки для опытно-экспериментального производства колес. Определены технологические параметры и режимы гибки прессованного профиля в обод.
При реализации комплексной маршрутной технологии опытно-экспериментального производства сборных колес, получены образцы автомобильных колес 5Jx13H2.
Разработана технологическая схема производства ободьев колес с использованием процесса прессования профиля в условиях активного действия сил трения, гибки профиля на профилегибочной машине, сварки обечайки по стыку и калибровки, которая в качестве базовой предложена для внедрения в промышленное производство.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 50-ой и 52-ой научных конференциях молодых ученых и студентов МГИСиС.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, изложена на 183 страницах машинописного текста, содержит 64 рисунка, 14 таблиц, библиографический список из 87 наименований и приложение.