Введение к работе
Актуальность работы. Производство гаек повышенной точности без дефектов- давняя проблема, но и сегодня она остается актуальной. Изготовление таких деталей холодной объемной штамповкой на многопозиционном оборудовании наиболее экономично. Но возникают трудности, связанные с качеством оформления изделий, дефектами, получением свойств и стойкостью инструмента. Перевод производства гаек повышенной прочности с точения на холодную многопереходную штамповку из среднеуглеродистых и легированных сталей усиливает и обостряет нерешенные проблемы. Вместе с тем, известные исследования процессов холодной штамповки гаек не учитывают особенностей многопереходной штамповки. При решении задач расчета энергосиловых параметров не исследована кинематика течения деформируемого, материала, не определен конструктивный параметр штамповки, ограничивающий деформацию заготовки, соответственно рост усилия. Не установлена взаимосвязь между конструктивно-технологическими параметрами, определяющими качественное оформление заготовок, с условиями деформации. Оценка технологичности новых способов производится по усилиям, рассчитанным по эмпирическим формулам, которые не учитывают влияние предварительного деформирования материала и конструктивных параметров заготовок. Это не позволяет разработчику на стадии проектирования оценить эффективность введения в процесс штамповки того или иного элемента конструктивного решения. В итоге создается множество способов, технологий. Оценить их можно только при штамповке. Результаты могут не принести ожидаемого эффекта.
В диссертации представлен комплексный подход к решению технических задач в условиях действующего предприятия с применением автоматизированного проектирования (САПР).
Цель работы. Создание новых и совершенствование существующих технологий изготовления гаек многопереходной холодной штамповкой, направленных на повышение качества и расширение сортамента выпускаемой продукции.
При реализации цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Экспериментальное и теоретическое исследование влияния конструктивно-технологических параметров штамповки гаек на качество изделий и величину технологического усилия.
2 Исследование кинематики течения деформируемого материала и построение математической модели формоизменения заготовок гаек. 3. Разработка алгоритмов проектирования и расчета энергосиловых па-
раметров многопереходных процессов холодной штамповки гаек.
-
Создание прикладных программ автоматизированного проектирования технологических процессов холодной штамповки гаек.
-
Создание и внедрение новых способов и технологических процессов изготовления гаек холодной штамповкой.
Научная новизна. 1. На базе многофакторного эксперимента определено влияние конструктивно-технологических параметров штамповки гаек на качество изделий и величину технологического усилия. Исследовано упрочнение сталей и неравномерность деформации.
-
С использованием метода конечных элементов разработана методика расчета зависимостей изменения усилий штамповки гаек от реальных конструктивных особенностей процесса формоизменения. Исследована кинематика течения металла.
-
Экспериментально установлено и исследованием методом конечных элементов подтверждено, что величина технологического усилия определяется условием выдавливания деформируемого материала в зазор между деформирующим инструментом.
-
Методом конечных элементов, с использованием вариационного принципа минимума полной мощности, определены рациональные фор-мы деформирующего инструмента.
-
Предложен новый критерий оценки качества штамповки, равный отношению диаметра опорной поверхности к размеру 'под ключ"- коэффициент настройки;
-
Аналитически определены диапазоны приоритетного использования конструктивно- технологических параметров заготовок, обеспечиваю-щих получение качественных изделий.
-
На базе результатов, полученных при исследовании процесса холодного деформирования гаек экспериментальным и теоретическими методами, с применением теории подобия разработана многопараметрическая регрессионная модель формоизменения заготовок.
-
В рамках математической модели и результатов исследований созданы алгоритмы проектирования технологических процессов многопере-ходной штамповки гаек и расчета энергосиловых параметров. По алгоритмам созданы прикладные программы автоматизированного проектирования технологических процессов штамповки гаек.
-
Дополнены сведения о видах дефектов, возникающих на гайках при холодной штамповке, причинах их появления и мерах устранения.
Практическая ценность. Определены наиболее эффективные, с точки зрения управления качеством продукции, методы совершенствования технологических процессов изготовления крепежных изделий.
Созданы прикладные программы автоматизированного проектирования технологических процессов гаек, конструирования инструмента и оснастки.
На уровне изобретений разработаны новые способы изготовления гаек. На способы получены авторские свидетельства N1690942, N1830787 и положительное решение от 7.02.96 г. о выдаче патента по заявке.^95107763.
Исследованы механические свойства сталей, используемых при холодной штамповке гаек.
Разработаны конструкции роторного устройства для формирования резьбы в гайках и гаечных метчиков с вышлифованной в шахматном порядке резьбой. На роторное устройство получено авторское свидетельство N1826248.
Составлен классификатор дефектов на гайках.
Реализация работы. Прикладные программы автоматизированного проектирования используются в техническом центре Магнитогорского метизно- металлургического завода (МММЗ) при проектировании технологий, разработке чертежей и оснастки. С использованием результатов работы и новых способов на МММЗ освоено производство гаек по DIN555, DIN934, улучшено качество гаек по ГОСТ5915-70. ГОСТ5927-70, расширен сортамент по классам прочности 5 и 8. Внедрено устройство дпя испытания резьбовых изделий (a.c.N1658016). Использование классификатора дефектов позволило снизить количество брака за счет своевременного выявления и устранения причин его появления. Выход годной продукции на экспорт вырос с 64 до 91%.
Внедрен технологический процесс изготовления заготовок гаек М8 для роторной линии ЛШГ-8.
Апробация работы. Основные положения работы изложены и обсуждены на: Всесоюзной научно-технической конференции "Состоянил « перспективы создания высокопроизводительного КПО",Москва, ВДНХ, 1987; научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, ВНИИметиз, Магнитогорск, 1988; Всесоюзном научно-техническом совещании "Пути ускорения научно-технического прогресса в метизном производстве", Магнитогорск, 1990; Межгосударственной научно-технической конференции "Проблемы развития металлургии Урала на рубеже XXI века*, Магнитогорск, 1996; городской конкурс программных продуктов МАГПРО 97", Магнитогорск, МГМА, 11-12 марта, 1997.
Публикации. Результаты работы отражены в 13 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения. Она содержит 161 с. машинописного текста, 45 рис., 15 табл., список литературы из 101 наименований и приложения.
«