автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка процесса изготовления высоких стаканов методом валковой штамповки

На правах рукописи КАПЫРИН КОНСТАНТИН ИГОРЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКИХ СТАКАНОВ МЕТОДОМ ВАЛКОВОЙ ШТАМПОВКИ

05.03.05 — Технологии и машины обработки давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел - 2004

Работа выполнена в Орловском государственном техническом университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор лауреат Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники Голенков Вячеслав Александрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Басалаев Эдуард Петрович;

кандидат технических наук, доцент, Мышечкин Алексей Александрович.

Ведущая организация:

ЗАО "Орлэкс", г. Орел

Защита состоится "сслпг,л* 2004 г. в на заседании диссертаци-

онного совета Д 212.182.03 в Орловском государственном техническом университете по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, д. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время среди процессов ОМД для изготовления высоких стаканов наиболее часто используются такие традиционные способы, как обратное выдавливание, вытяжка с утонением стенки, ротационная вытяжка и др. Однако применение существующих технологий, основанных на использовании традиционных способов, для изготовления деталей данной номенклатуры вызывает ряд трудностей, связанных со следующими ограничениями: большая нагрузка на пуансоне при обратном выдавливании не позволяет получать высокие стаканы с тонкой стенкой; большое число переходов при изготовлении стаканов вытяжкой требует соответствующих затрат времени и средств; утонение заготовки свыше 40% за одну операцию может вызвать ее разрушение и др.

Более широкими технологическими возможностями обладает метод валковой штамповки, в котором одновременно происходит совмещение обратного выдавливания и локального деформирования боковой поверхности заготовки роликами или приводными валками. При этом создается комплексное нагруже-ние очага деформации, которое за счет интенсификации пластического течения позволяет получать сложные осесимметричные детали на одной позиции обработки. Однако на сегодняшний день вопросы, связанные с определением напряженно-деформированного состояния металла с учетом локализации очага пластической деформации в процессе валковой штамповки высоких стаканов, изучены недостаточно. При этом отсутствие научно-обоснованной методики расчета и выбора конструкторско-технологических параметров и критических режимов обработки затрудняет использование данного метода в производстве. Поэтому разработка процесса изготовления высоких стаканов методом валковой штамповки является весьма актуальной.

Актуальность темы подтверждается соответствием ее "Критическим технологиям федерального уровня", утвержденным председателем Правительственной комиссии по научно-технической политике 21 июля 1996 г. по направлению "Модульные технологии производства массовой металлопродукции с новым уровнем свойств". Работа выполнялась в соответствии с научно-технической программой: "Высокие технологии высшей школы" (утверждена приказом №486 от 20.03.96 "Об утверждении перечня минвузовских научно-технических программ на 1996 г."); проектами "Исследование пластического течения металла при локальном и комплексном нагружении" и "Исследование характера пластического течения металла при получении тонкостенных осе-симметричных деталей методом валковой штамповки", выигравшими конкурсы грантов в 1996 и 2000 г.г. соответственно; проектом "Исследование пластического течения металла при изготовлении деталей методом валковой штамповки", вошедшим в разовый заказ-наряд в 1999 г; проектом "Исследование напряженно-деформированного состояния и характера пластического течения металла в разделительных и формообразующих операциях при локальном деформировании", вошедшим в единый заказ-наряд в 2000 г. Результаты работы были использованы при выполнении проекта "Учебный автоматизированный комплекс для изучения процессов пластической обработки материалов", выигравшего конкурс Минобразования Российской Федерации в 2001 г, проводимого в рамках программы: "Научное, научно-методическое, материально-техническое

и информационное обеспечение системы

Цель работы. Разработать процесс валковой штамповки высоких стаканов с нагрузкой на пуансоне существенно меньшей, чем при обратном выдавливании, расширяющий технологические возможности метода и номенклатуру изделий.

Для достижения сформулированной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать методику, оснастку и провести экспериментальные исследования валковой штамповки высоких стаканов и выявить особенности пластического течения металла в зависимости от силовых и кинематических параметров, определить факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс формоизменения.

2. Разработать математическую модель валковой штамповки деталей типа "стакан" с учетом локализации очага пластической деформации и кинематики пластического течения.

3. Разработать методику проектирования технологических процессов валковой штамповки высоких стаканов на основе результатов математического моделирования.

4. Определить область применения технологии по номенклатуре изделий и соотношению размеров при критических режимах обработки и разработать новые схемы валковой штамповки высоких осесимметричных деталей, расширяющие технологические возможности метода и номенклатуру изделий.

Методы исследования.

В работе использован комплексный метод исследований, включающий проведение предварительных экспериментов и на их основе теоретического анализа с экспериментальной проверкой предложенных технических решений в лабораторных условиях. Все исследования проводились по единой методике, что дало возможность получения сопоставимых результатов.

Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния и пластического течения металла при валковой штамповке проводились на основе деформационной теории пластичности методом баланса работ с элементами вариационного исчисления, а также численного решения отдельной задачи по определению параметров осевой утяжины заготовки методом конечных элементов. Решение последней осуществлялось с использованием ППП "Штамп", реализующего анализ упруго-пластической модели на основе общих уравнений пластического течения Прандтля-Рейса с использованием производной Яумана. Экспериментальные исследования проводились на специально сконструированной оснастке в лабораториях ОрелГТУ с применением общепринятых методов планирования эксперимента и статистической обработки результатов.

Научная новизна.

1. Впервые проведены экспериментальные исследования валковой штамповки высоких стаканов из сплошной заготовки, позволившие определить силовые и кинематические параметры процесса и установить особенности пластического течения металла в очаге деформации, а именно:

- определить наличие четырех основных последовательных стадий валковой штамповки детали типа "стакан" из сплошной заготовки (стадия открытой прошивки,., переходная стадия, установившаяся и заключительная) и их влияние на изменение силовых режимов деформирования;

- выявить условия и механизм возникновения осевой утяжины в донной части заготовки, что дает возможность изготовления деталей со сквозным осевым отверстием на одной позиции обработки без отхода;

- установить, что угол нейтрального сечения при валковой штамповке с приводом вращения заготовки от пуансона и упора стремится к нулю, что означает фактическое отсутствие нейтральной точки на дуге контакта, а напряжения, действующие в поперечной плоскости вблизи дуги контакта, являются сжимающими.

2. Впервые разработана математическая модель валковой штамповки деталей типа "стакан" как способа обработки металлов давлением с комплексным локальным нагружением, решение которой позволило установить особенности напряженно-деформированного состояния материала в очаге деформации, а именно:

- определить осевую силу на пуансоне, радиальную силу на роликах, создаваемый момент на торцевых поверхностях упора и пуансона и потребный момент обкатки в роликовой матрице в зависимости от технологических параметров и режимов обработки;

- определить величину утяжки заготовки в радиальном направлении в зависимости от радиального обжатия и диаметра роликов;

- провести расчет максимально допустимой относительной скорости деформирования заготовки, при которой исключается ее заклинивание по схеме с приводом вращения от упора и пуансона.

Достоверность полученных результатов.

В ходе экспериментальных исследований были использованы научно обоснованная методика планирования эксперимента и обработки полученных данных, поверенное лабораторное оборудование и контрольно-измерительные приборы.

Достоверность результатов теоретических расчетов достигается обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи математического моделирования, а также применением современных математических методов и средств вычислительной техники и подтверждена качественным и количественным их согласованием с данными эксперимента при погрешности в пределах 10%.

Автор защищает.

1. Методику и результаты экспериментальных исследований валковой штамповки высоких стаканов, позволившие установить влияние геометрических и кинематических параметров и режимов обработки на характер пластического формоизменения заготовки.

2. Математическую модель валковой штамповки деталей типа "стакан" с приводом вращения заготовки от упора и пуансона и результаты ее аналитического и численного решения.

3. Методику проектирования технологических процессов валковой штамповки высоких стаканов.

4. Новые технологические схемы валковой штамповки высоких осесиммет-ричных деталей, расширяющие технологические возможности метода и номенклатуру изделий при увеличении производительности и стойкости инструмента, а также методику их проектирования при критических режимах обработки.

Практическая значимость и реализация работы.

• Разработана методика проектирования технологических процессов валковой штамповки полых осесимметричных деталей из сплошной заготовки, в том числе со сквозным осевым отверстием, содержащая рекомендации относительно формы и размеров инструмента, а также силовых и кинематических режимах обработки.

• Разработаны новые схемы валковой штамповки, позволяющие существенно повысить производительность труда при изготовлении высоких осесим-метричных деталей с глухим или со сквозным осевым отверстием, снизить нагрузку на инструмент и повысить его срок службы.

Новизна предложенных способов для изготовления полых осесимметрич-ных деталей подтверждена двумя патентами Российской Федерации.

• Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам "Теория обработки металлов давлением", "Специальные виды штамповки" для студентов направления подготовки бакалавров 551800 "Технологические машины и оборудование" и специальности 120400 "Машины и технология обработки металлов давлением", а также при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров.

Апробация работы. По содержанию диссертационной работы был выполнен ряд докладов, в том числе: на международном научно-техническом симпозиуме "Механика и технология в процессах формоизменения с локальным очагом пластической деформации", октябрь 1997, ОрелГТУ; на П-ой международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии", октябрь 1998, ОрелГТУ; на международной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация штамповочного производства", ноябрь 1999, ТулГУ; на международной научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные технологические проблемы в машиностроении "Технология - 2000", март 2000, ОрелГТУ; на всероссийской конференции "Современная образовательная среда", ноябрь, 2002, ВВЦ г. Москва; на научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников Орлов -ского государственного технического университета в период 1995-2003 гг. и др.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 20 печатных работ, из них: 4 статьи в центральных научных рецензируемых изданиях; 8 статей в сборниках научно-технических трудов; 6 тезисов докладов на различных научно-технических конференциях; 2 патента Российской Федерации на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, списка используемых источников, включающего 95 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков и фотографий, 6 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, положения, выносимые автором на защиту, научная новизна, методы исследования, обоснована достоверность полученных результатов, определена практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, публикациях, структуре и объеме диссертации.

В первом разделе рассмотрены способы получения высоких стаканов, проведен их критический анализ, в результате которого было установлено, что традиционным способам изготовления деталей данной номенклатуры присущ ряд недостатков и ограничений технологического характера, а перспективными являются технологии, основанные на локальном приложении нагрузки. Было определено, что детали типа "стакан" имеют достаточно широкое распространение в промышленности, а задача повышения эффективности их производства является актуальной и требует дальнейшего всестороннего изучения.

Большой вклад в исследования общих вопросов теории и технологии процессов, применяемых для изготовления деталей данной номенклатуры традиционными способами обработки внесли К.Н. Богоявленский, О.А. Ганаго, А.И. Губкин, A.M. Дмитриев, Н.И. Касаткин, А.И. Капустин, А.Г. Овчинников, И.Л. Перлин, А.А. Поздеев, Е.А. Попов, Л.В. Прозоров, В.П. Северденко, Е.И. Семенов, B.C. Смирнов, Л.Г. Степанский, М.В. Сторожев, И.Я. Тарновский, С.С. Яковлев, Н. LI. D. Pugh, W. Jonson, H. Kudo, M. Kunogi и другие.

При этом основной целью развития современных технологий ОМД является интенсификация процесса деформирования и получение изделий с заранее заданными механическими свойствами. Установлено, что этим целям во многом отвечают технологии, основанные на локальном нагружении очага деформации:

ротационная вытяжка, раскатка и предложенная специалистами ОрелГТУ валковая штамповка (рис. 1). Данный метод пластического деформирования основан на совмещении в едином процессе, одной из традиционных операций объемной штамповки - обратного выдавливания - и ротационной обработки боковой поверхности заготовки неприводными роликами или приводными валками.

Развитию теории и технологии процессов с локальным нагружением заготовки посвящены работы А.И. Вальтера, В.А. Голенкова, МЛ. Гредитора, Н.Н. Могильного, В.Я. Осадчего, Л.Г. Юдина, СП. Яковлева, Э. Томсена и др.

Рис. 1 — Пример схемы валковой штамповки: 1 - заготовка; 2 - упор; 3 ■ пуансон; 4—ролики; О/, ^—угловые скорости заготовки ироликов.

В разделе разработана классификация процесса валковой штамповки по геометрической форме деталей и виду исходной заготовки, по способу привода вращения заготовки и по количеству роликов или валков. Установлено, что наиболее эффективной схемой для получения полых осесимметричных деталей вообще, и в частности для изготовления высоких стаканов, является схема нагруже-ния сплошной заготовки в трехроликовой матрице с приводом вращения от упора и пуансона Такая схема обеспечивает развитие радиальных растягивающих напряжений, в том числе и в зонах действия роликов, способствует лучшим условиям и устойчивости процесса обработки

Далее приводятся сведения по технологической эффективности применения процесса валковой штамповки, представлены существующие представления о кинематике пластического течения металла, раскрыты причины образования осевой утяжины, сформулированы задачи исследования.

Во втором разделе разработана методика и проведены экспериментальные исследования процесса валковой штамповки высоких стаканов Для этого была сконструирована специальная технологическая оснастка (рис. 2). В качестве оборудования для штамповки использовалась гидравлическая испытательная разрывная машина марки ГМС-50 силой 500 кН. В экспериментах моделировался процесс валковой штамповки в трехро-ликовой матрице с приводом вращения заготовки от упора и пуансона.

В результате исследований было установлено, что наибольшее влияние на процесс валковой штамповки оказывают следующие технологические параметры и режимы обработки отношения диаметров пуансона и заготовки Вп/0, заготовки и роликов В/Ок; форма торцевой поверхности пуансона и отно-> сительная скорость деформирования т|, которая определяется отношением скорости перемещения пуансона к частоте вращения заготовки

Рис. 2-Экспериментальная оснастка для валковой штамповки

При исследовании валковой штамповки было выделено четыре последовательные стадии процесса деформирования (рис. 3). Первая стадия характеризуется заполнением зазора между заготовкой и роликами и по сути представляет собой открытую прошивку. Формоизменение осуществляется при незначительном течении металла в направлении высоты. Сила на пуансоне растет до максимального значения На второй (переходной) стадии происходит формирование вытесняемого в ролики участка заготовки, форма и размеры которого зависит от геометрических параметров процесса, относительной скорости де-

формирования и количества роликов. Сила на пуансоне уменьшается примерно на 30 %. Третья (установившаяся) стадия валковой штамповки характеризуется постоянством силы деформирования, поскольку объем очага пластической деформации и его глубина на этой стадии не изменяются. Четвертая стадия процесса начинается с момента вовлечения всего объема металла, находящегося под пуансоном, в пластическую деформацию.

Установлено, что превышение допустимого значения относительной скорости деформирования приводит к переполнению металлом калибра роликовой матрицы, в результате чего происходит проворот пуансона и упора относительно заготовки и ее заклинивание в роликовой матрице. Таким образом, основной целью проектировочного расчета и задачей теоретического исследования является определение максимальной допустимой относительной скорости деформирования (т|,гах) при заданных з н а ч е В,Д)я В/фр р м ы торца пуансона и количества роликов, при которой не произойдет заклинивание заготовки. Для этого необходимо выполнение условия вращения заготовки, записанного в виде:

МС>МП (1)

где Мс — создаваемый (прикладываемый) крутящий момент;

М„ - момент обкатки (потребный момент).

Было установлено, что заклинивание заготовки при постоянном значении Т| происходит в начале третьей стадии, т.к. потребный момент здесь достигает максимального значения.

Сравнительный анализ различных технологий (рис. 4) показал, что валковая штамповка выгодно отличается от традиционных способов объемной штамповки, т.к. позволяет не только добиться большего формоизменения без разрушения в сравнении с открытой прошивкой (кривая 2), но и заметно снизить потребную силу деформирования в сравнении с обратным выдавливанием (кривая 1), что дает возможность получать детали с отношением высоты к наружному диаметру больше 6 на одной позиции обработки.

Р. ж

Ь, ММ 0 10 30 ^

Рис 3 —Диаграмма погружения за- Рис 4 —Диаграммы погружения при готовки при валковой штамповке ста- обратном выдавливании (1), открытой кана. прошивке (2) и валковой штамповке (3).

Это связано с тем, что за счет обкатки под пуансоном возникают радиальные растягивающие напряжения, вызывающие осевую утяжку материала, которая возникает к началу 3 стадии. Величина растягивающих напряжений растет по мере увеличения радиального обжатия заготовки, чем и объясняется падение силы на 2 и 4 стадиях процесса. Причем увеличение на 4 стадии осевого обжатия донной части заготовки, приводящее при обратном выдавливании к повышению силы деформирования, компенсируется дополнительным развитием растягивающих напряжений за счет увеличения радиального обжатия.

Высокое значение радиальных напряжений в заключительной стадии при соответствующем подборе технологических параметров позволяет получать детали со сквозным осевым отверстием без отхода на одной позиции (рис. 5).

Возникновение радиальных растягивающих напряжений, влияющих на образование осевой утяжины, находит свое объяснение в следующем. Действующие в поперечной плоскости напряжения, получившие свое развитие со стороны всех внешних нагрузок, при алгебраическом суммировании получаются положительными. То есть, если условно разделить процесс валковой штамповки на две стадии - прошивку и обкатку, и каждую из них рассматривать в отдельности, то растягивающие напряжения от роликов будут превосходить по абсолютной величине сжимающие напряжения от действия пуансона. В этом смысле влияние эффекта обкатки на процесс валковой штамповки является преобладающим, поэтому можно предположить, что осевые напряжения существенного влияния на образование утяжины не оказывают. Тогда условие ее возникновения можно записать в известном виде:

стр-а0 = Рст5. (2)

Влияние осевых напряжений сг2 на образование утяжины ограничивается, таким образом, пределами изменения коэффициента

Механизм образования отверстия заключается в следующем. В поперечном сечении заготовки кроме сжимающих напряжений, возникающих от действия внешних сил, есть также и дополнительные растягивающие напряжения, которые будут тем выше, чем больше будет степень радиального обжатия заготовки. Алгебраически суммируясь, основные и дополнительные напряжения в центральной зоне заготовки увеличивают абсолютную разность главных напряжений и тем самым способствуют достижению металлом предельного состояния.

Рис. 5 - Деталь со сквозным осевым отверстием и сильно выраженной утяжинойматериала, полученная на одной позиции обработки

Далее в разделе были определены положение нейтральной точки на дуге захвата заготовки и роликов и угол нейтрального сечения, который в дальнейшем использовался для вычисления потребного момента и максимально допустимой относительной скорости перемещения пуансона.

Известно, что по ходу вращения заготовки при поперечной прокатке первой располагается зона опережения, а за нейтральной точкой - зона отставания. При таком порядке расположения зон силы трения на контактной поверхности заготовки с валками направлены наружу от нейтральной точки и способствуют образованию в поверхностном слое заготовки растягивающих напряжений. Практическое подтверждение такому выводу заключается в усугублении поверхностных дефектов заготовки. Экспериментальные исследования процесса валковой штамповки с приводом вращения от упора и пуансона позволили установить, что дефекты поверхности заготовки здесь не проявляются. На основании этого было сделано предположение, что точка выхода металла из роликов при валковой штамповке совпадает с нейтральной точкой. При этом практически исчезает зона отставания, а силы трения, направленные по поверхности заготовки к сечению входа, обеспечивают не растяжение, а сжатие ее наружных слоев.

Одной из причин смещения нейтральной точки к оси обкатки, т.е. к сечению выхода заготовки, является самоторможение роликов, которое главным образом связано со сложной траекторией перемещения частиц металла в процессе деформирования. В результате влияния двух одновременно действующих процессов в окрестности точки выхода металла создается такое напряженное состояние, которое способствует ее "прилипанию" к ролику и образованию возле нее зоны затрудненного деформирования. Самоторможение роликов возможно только при валковой штамповке с приводом вращения заготовки от упора и пуансона, поскольку в этом случае ролики имеют возможность независи-

мого свободного вращения. В доказательство рассмотрим схему на рис. 6. Коэффициент тангенциальной скорости для этого случая после преобразований будет определяться формулой:

—, : ч' (3)

КСО5(й)0 +ф0)

где: радиус-вектор точки

(3)

• входа металла заготовки под ролик; К - радиус заготовки;

углы захвата заготовки

и роликов.

Рис, 6—Кинематическая схема валковой штамповки

Углы Юо и фо могут быть определены следующим образом:

(5)

где: ^ — радиус ролика.

В общем виде формула для определения значения с учетом условия несжимаемости и вращения заготовки и может быть представлена в виде:

(6)

где Я,, - радиус пуансона;

к - количество роликов.

Из формулы (3) видно, что коэффициент Т]т в сечении входа больше единицы. Вследствие этого в зоне действия роликов, или в зоне опережения, направление действия сил трения противоположно вращению заготовки, поскольку ее окружная скорость в этой зоне выше проекции окружной скорости роликов. Причем в сечении входа силы контактного трения достигают максимальной величины, а в сечении выхода - минимальной. Из последней схемы и вероятного положения нейтральной точки в зоне выхода следует, что нарушения сплошности поверхностного слоя заготовки при валковой штамповке с приводом от упора и пуансона не происходит.

В третьем разделе диссертации выполнено математическое моделирование валковой штамповки детали типа "стакан" и разработана методика расчета силовых и кинематических параметров, а также определены критические режимы обработки.

В общем случае расчет технологических параметров и режимов валковой штамповки сводится к определению сил и моментов, действующих на заготовку, а также максимальной допустимой относительной скорости деформирования при заданных геометрических параметрах - отношениях формы торца пу-

ансона и количества роликов.

Ранее было установлено, что заклинивание заготовки происходит в начале установившейся стадии процесса, когда заканчивается окончательное формирование деформируемого роликами участка заготовки, описываемого радиус-вектором и высотой очага деформации под пуансоном Ьх. Поэтому для проектировочного расчета данного процесса и определения в результате критических и силовых режимов обработки в работе рассматривалась установившаяся стадия штамповки.

Нахождение значения т)мах осуществлялось аналитически решением неравенства (1), где Мп определялся функцией типа: Мп=ЛДт|ча.\)- Здесь А - некоторый параметр, зависящий от геометрических параметров процесса и механических характеристик обрабатываемой заготовки.

Решение задачи осуществлялось в два этапа. На первом этапе рассматривалось перемещение пуансона при отсутствующих роликах и ц| на втором -накатывание ролика на заготовку (стадия прошивки и стадия обкатки соответственно). На стадии прошивки задача рассматривалась как осесимметричная, на стадии обкатки - как плоско-деформированная. Для ее решения были использованы принципы гипотезы плоских сечений и приняты следующие допущения:

- коэффициент внешнего трения и напряжения на контактных поверхностях инструмента и заготовки постоянны;

- полагали, что весь вытесненный пуансоном металл в радиальном направлении течет равномерно и расстояние от оси заготовки до её боковой поверхности во всех точках - одинаково.

Расчетная схема процесса на стадии прошивки представлена на рис. 7.

Заготовка была разделена на четыре участка. Высотой участков I и II будет глубина очага пластической деформации Ьх. Полагалось, что на участках I и II деформация в осевом направлении равномерна и ее компоненты не зависят от координат.

Рис. 7- Расчетная схемаустановившейся стадии процесса

После отыскания компонент перемещений и деформаций для выделенных участков заготовки и нахождения работ внутренних сил и сил среза на границах различных участков, полная работа деформации на стадии прошивки определяется формулой:

(7)

где: у — коэффициент, учитывающий состояние трущихся поверхностей и форму очага деформации, определяемый известной эмпирической зависимостью:

(8)

Неизвестную величину Ьх определи из условия минимума полной энергии деформации для жестко-пластической среды из условия 5А/сЬх=0.

После дифференцирования уравнения полной работы деформации и преобразований получили:

1+у 3

Яп Я2

Дня аналитического вычисления силы деформирования при валковой штамповке необходимо изменить выражение работы внешних сил А = РДЬ с учетом перераспределения части нагрузки на обкатные ролики:

А = А„„ + А.

пр

об •

(10)

где Апр - работа, затрачиваемая на перемещение пуансона; Айб — работа, затрачиваемая на обкатку. С учетом сказанного,

Откуда

(И)

(12)

Учитывая, что А = РДЬ = рлИ.;;ДЬ и а также ДЬ = £|ЬХ, было

найдено контактное напряжение на плоском пуансоне для любых значениях Яп/К и (Гб (рис. 8).

Форма торца фасонных пуансонов описывалась уравнением параболы:

(13)

где 1п— высота заходного участка пуансона (фасонной поверхности); а - параметр, определяющий форму торца пуансона;

параметр, описывающий изменение радиуса фасонной поверхности.

На рис. 9 и 10 приведены зависимости отношения Ьх/Я„ и р/о^ от Яп/Я для различной формы торца пуансона. Кривым 1-3 соответствует одноименные значения а. Такая форма записи позволила решить задачу в наиболее общем виде, так при а>1 форма торца будет выпуклой, при а=1 - конической, а при а<1 - вогнутой. Кривые Б и В - штамповка плоским пуансоном.

Далее проводился расчет параметров на стадии обкатки. Расчетная схема приведена на рис. 11. Высотой участков I, IV и V будет являться глубина очага пластической деформации Ьх, рассчитанная на стадии прошивки. Полагалось, что пластическая деформация происходит только на участке I. После отыскания компонент перемещений и деформаций для выделенных участков заготовки и нахождения всех работ, полная работа деформации на стадии обкатки определяется формулой:

\ 3

Ч //

> У

ч

0.2 0J 0.4 0,5 0,6 0,7 0,8 0.9

Рис. 8 - Зависимость p/os от RJR при ц=0,1 (1); /1=0,3 (2); ц =0,5 (3)

Рис. 9 — Зависимость hJR„ от RJR при различных значениях а и IJRn на установившейся стадии при ¡л = 0,5.

55 50 45 40 35

■

/ л

- / /

С: —

/

0

д в // V

Л 3 /

4 У '

03

04

07

08 Es R

05 06 07 08 К" 03 04 05 Об R

а) б)

Рис. 10 - Зависимостьр/а, от RJR при IJR„ = 0,5 (а) и l/R„ =1,0(6) для fi =0,3.

Рис 11 — Расчетная схема процесса на стадии обкатки.

где: И* —радиус осевой утяжины заготовки.

После преобразований получили формулу для расчета напряжение на роликах:

Анализ формулы (14) показал, что величину Rx определить из условия ÖA/cRx=0 нельзя, т.к получаемая функция экстремума не имеет. Поэтому для определения параметра RN оказалось необходимым применить один из численных методов решения. С этой целью в работе был использован метод конечных элементов. В качестве инструмента для моделирования была использована обновленная версия пакета прикладных программ "ШТАМП", в которой реализуется изотропная упругопластическая модель с упрочнением. Определяющее уравнение представляет собой уравнение течения Прандтля-Рейсса. В программе используется производная Яумана, что при изотропной теории и малых упругих деформациях является вполне корректным.

Вращение заготовки осуществлялось от роликов за счет их синхронного поворота на угол ф. Такой подход задания перемещений инструмента обуславливался сложностью определения граничных условий в процессе расчета. Вычисление значения Rx/R было проведено для различных отношений R/RK при значениях коэффициента внешнего трения, равного 0,1; 0,3 и 0,5, а также радиального обжатия Sr, принятого равным 0,2; 0,4; 0,8; 1,6 и 3,2 %. Значения R/RK, рассмотренные в расчете, составили 0,155; 0,2; 0,25 и 0,3, причем величина 0,155 представляет собой крайнее значение для трехроликовой схемы деформирования.

По полученным данным построены номограммы (пример для пуансона с плоским торцом на рис. 12), анализ которых показывал, что с уменьшением диаметра роликов, при одинаковом обжатии заготовки Ег, утяжка металла в радиальном направлении, выраженная через параметр Rx, также уменьшается, что хорошо согласуется с данными эксперимента.

По полученным данным построены зависимости анализ кото-

рых (рис. 13) показывает, что рост контактного напряжения на ролике происходит по мере уменьшения утяжки материала по радиусу Rx. Объясняется это тем, что очаг пластической деформации локализуется в объеме, который будет тем больше, чем выше будут относительная скорость деформирования и

ООЛ 008 0 1 012 016 0 2 023 032 04 052 07

Е" 05 07 0£ 03 04 09 05 07 &

й Я

Рис. 12 — Номограмма для определения утяжки материала по радиусу в зависимости от Яп/Я, Я/Як- и >] /Я.

Далее был проведен расчет сил и моментов, действующих на заготовку, и определена область применения технологии по номенклатуре изделий и соотношению размеров при критических режимах обработки. Расчетная схема к определению силовых параметров приведена на рис. 14.

Нормальная сила и сила трения на ролике определяются формулами:

Оц -Мк« « яРк

От _„ ьх я

(16) (17)

Я я

Величина создаваемого момента на-,0 ходится из выражения:

1

8 Мс 2 • , —7=—Оа.ил

6 Я 3 'Н

я3 я^ кн ^

.(18)

06

я

Рис. 13 - График зависимости рк/<ъ от Их/Я при различных а для ЦЯп=1 и р,=0,5.

где О — значение отношения р/с^, которое находят из выражения (7);

кт - коэффициент, учитывающий увеличение площади контактной поверхности фасонного пуансона.

М Я

я 2 л Я

Ьх Як Кк я2 к Я Ьх

я м 1 + В-

я

2 Я2 Як кШ1х,

где О - значение отношения рк/ов, рассчитанного по формуле (15).

Сила на пуансоне определялась по формуле (12). С некоторой погрешностью найти ее можно также из выражения:

2 Л

Я

Я; Я2

О'с

(20)

Затем решением неравенства (1) проводился расчет значения Г|тах.

Результаты вычислений сил и моментов, а также критической скорости деформирования г|тах были сведены в номограммы (рис. 15 и 16).

В заключение была проведена статистическая обработка экспериментальных значений. В результате проведенной оценки достоверности результатов аналитического расчета была установлена адекватность разработанной математической модели реальному процессу для установившейся стадии валковой штамповки с разбросом значений различных параметров в пределах 10%.

Рис. 14 - Схема к расчету сил и моментов, действующих на ролик на стадии обкатки.

Рис. 15- Номограмма для определения силовых параметров валковой штамповки в трехроликовойматрице пуансоном с плоским торцом.

Рис 16 — График зависимости Цтса/К от Ип/Я при различных Л/Кл- при валковой штамповке в трехроликовой матрице для Ц=0,3 и (11=0,1. (кривая А относится к случаю валковой штамповки плоским пуансоном).

В четвертом разделе диссертации предложены новые способы валковой штамповки высоких осесимметричных деталей, расширяющие технологические возможности метода и номенклатуру изделий.

Предложен способ штамповки ступенчатых деталей, защищенный патентом Российской Федерации (рис. 17), суть которого заключается в поэтапном формировании боковой поверхности заготовки сначала в черновом, а затем и в чистовом калибре роликовой матрицы.

Рассматривается возможность получения качественных деталей со сквозным осевым отверстием и предложен инструмент - упор с глухой полостью сферической формы, повторяющей форму торца пуансона, необходимый для ее реализации (рис. 18). На первых стадиях процесса деформирования металл заготовки сначала заполняет полость, а на четвертой стадии, за счет увеличения радиального обжатия и дополнительного развития растягивающих напряжений, освобождает полость и целиком переходит в стенку детали.

Предлагается, защищенный патентом Российской Федерации, способ штамповки заготовок со сквозным осевым отверстием от прутка (рис. 19), с отделением детали от последнего скручиванием, за счет рассогласования скоростей вращения прутка и пуансона (или роликов). Разделение материала происходит в опасном сечении, образованном по площади кольцевой части, которая ограничена диаметром получаемого отверстия и диаметром прутка.

Рис. 17- Схема к способу штамповки ступенчатых деталей в черновом и чистовом калибре роликовой матрицы: 1 — заготовка; 2 — упор; 3 -ролики чернового калибра; 4 — прошивной пуансон; 5 — пуансон осадки; 6—ролики чистового калибра.

Рис. 18 — Схема к способу штамповки деталей со сквозным осевым отверстием: 1,5— заготовка в начальный и конечный момент деформирования; 2 —упор с глухой полостью; 3—ролики.

Рис. 19 — Схема к способу штамповки заготовок со сквозным осевым отверстием от прутка

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, состоящая в разработке нового процесса валковой штамповки высоких стаканов, с нагрузкой на пуансоне существенно меньшей, чем при обратном выдавливании, расширяющего технологические возможности метода и номенклатуру изделий при увеличении производительности и стойкости инструмента.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сформулированы выводы:

1. Традиционным технологиям холодной штамповки высоких стаканов свойственны ограничения, накладываемые на размеры изделий, производительность и стойкость инструмента. Применение валковой штамповки снимает или в значительной степени ослабляет эти ограничения благодаря одновременному приложению нагрузок, свойственных обратному выдавливанию и ротационной обработке.

2. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования валковой штамповки высоких стаканов, позволившие установить следующее:

- образование полости в цилиндрической заготовке сопровождается наличием четырех последовательных стадий, а именно: начальной (сила сопротивления внедрению пуансона достигает максимума); переходной (сила сопротивления внедрению пуансона снижается примерно на 30% вследствие возрастающего влияния обкатки); установившейся (силовые параметры процесса практически постоянны) и заключительной (сила сопротивления внедрению пуансона резко уменьшается из-за развития утяжины в дне полости);

- параметрами, оказывающими наибольшее влияние на процесс формоизменения при валковой штамповке, являются соотношения диаметров пуансона, заготовки и роликов, отношение скорости осевого перемещения пуансона к частоте вращения заготовки (относительной скорости деформирования) и форма торцевой поверхности пуансона;

- управляющее воздействие на процесс заключается в изменении скорости осевого перемещения пуансона в зависимости от частоты вращения заготовки, при этом их максимальное значение скорости пуансона (максимальная скорость деформирования) ограничивается заклиниванием заготовки в роликовой матрице и составляет около 0,125 линейной скорости обкатки;

- влияние формы торца пуансона наиболее заметно на установившейся стадии процесса - коническая и сферическая формы обеспечивают снижение силы в 1,2-1,5 раза и в 8-10 раз позволяют повысить относительную скорость деформирования по сравнению с плоским пуансоном;

- при изменении отношения диаметра пуансона Бп и заготовки Б с 0,5 до 0,9 сила на пуансоне в среднем увеличивается на 40-60%;

- сила, приложенная к пуансону, по сравнению с обратным выдавливанием снижается в 5 раз и в 3 - 3,5 раза по сравнению с открытой прошивкой при DJD = 0,8;

- минимальная толщина дна полости в отличие от прошивки и выдавливания ограничивается не прочностью пуансона, а развитием утяжины, при этом минимальная толщина стенки ограничена только ресурсом пластичности материала;

- существует возможность неограниченного уменьшения толщины дна изделия вплоть до получения деталей типа втулок со сквозным отверстием.

3. Разработана математическая модель процесса валковой штамповки деталей типа "стакан" на основании аналитического решения которой получена методика расчета сил и моментов, действующих на заготовку, а также максимальной допустимой относительной скорости деформирования и построены номограммы для их определения. При этом расчет осевой силы деформирования на установившейся стадии процесса валковой штамповки пуансонами с различной формой торца, выполненный методом баланса работ, показал следующее:

- значения высоты очага пластических деформаций найденные по принципу минимума затрачиваемой работы, практически не зависят от условий трения и для плоского пуансона составляют от 1,1 до 0,3 радиусов при 0п/0 = 0,5.....0,9 соответственно;

- среднее давление при отсутствии обкатки для плоского пуансона составляет около в диапазоне изменения

- снижение силы под действием обкатки достигает в среднем 50 %;

- при верхней оценке потребного крутящего момента общая энергоемкость процесса практически не отличается от аналогичного показателя обратного выдавливания с нулевым коэффициентом трения.

Экспериментальные исследования подтвердили адекватность математической модели реальному процессу для установившейся стадии валковой штамповки. Отличие расчетных и действительных значений силовых параметров и допустимой скорости деформирования находится в пределах 10%.

4. Численное моделирование процесса обкатки при валковой штамповке показало наличие радиальных растягивающих напряжений в области заготовки, расположенной под торцом пуансона, которые существенно снижают осевые сжимающие напряжения и, как следствие - силу на пуансоне, и могут вызвать утяжину дна изделия, вплоть до образования сквозного отверстия.

5. Наряду с наиболее простой формой стаканов получены образцы изделий с глухим и сквозным осевым отверстием и различной формой боковой поверхности детали на основании чего разработаны новые технологические схемы валковой штамповки, защищенные двумя патентами Российской Федерации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И., и др. К вопросу об изготовлении полых осесимметричных изделий с высокой тонкой стенкой // Сб. науч. труд. ОрелГТУ, Т-9, С. 95-102, Орел, 1996 г.

2. Голенков ВА, Радченко С.Ю., Капырин К.И. и др. Экспериментальное исследование процесса валковой штамповки осесимметричных деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Сборник научных трудов. - Тула: ТулГУ, 1996 г.

3. Радченко С.Ю., Капырин К.И., Короткий Г.П. Теоретические и экспериментальные исследования валковой штамповки полых осесимметричных деталей // Механика и технология в процессах формоизменения с локальным очагом пластической деформации: Тез. докл. междунар. научно-технического сим-позиума-Орел: ОрелГТУ, 1997 г.

4. Капырин К.И. Установка для исследования процессов холодного пластического деформирования осесимметричных деталей методом валковой штамповки: Тез. док. 1Г°Й международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии", октябрь 1998, Орел: ОрелГТУ, 1998 г.

5. Радченко С.Ю., Дорофеев О.В., Капырин К.И. Методика исследования и некоторые особенности процесса валковой штамповки полых осесимметрич-ных деталей с тонкой стенкой // Исследования в области теории, технологии и оборудования обработки металлов давлением: Межвузовский сборник научно-технических трудов - Орел-Тула: ОрелГТУ, ТулГУ, С. 117-122,1998 г.

6. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Методика экспериментального исследования процесса валковой штамповки тонкостенных осесим-метричных деталей // Качество жизни населения, деловая активность и конкурентоспособность российских предприятий: Труды 2-й межвузовской научно-технической конференции - Орел: ОрелГТУ, 1998 г.

7. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Кинематика и силовые параметры процесса валковой штамповки: Тез. док. международной конференции «Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация штамповочного производства», 16-18 ноября 1999, Тула: ТулГУ, 1999 г.

8. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Кинематические и силовые условия процесса валковой штамповки с приводом вращения заготовки от упора и пуансона // Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием: Межвуз. сб. науч. трудов ТулГУ, Вып. 1, С. 259-269, Тула: ТулГУ, 1999.

9. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Особенности пластического формоизменения заготовок и анализ изменения рабочей нагрузи при валковой штамповке в зависимости от формы торца пуансона // Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением: Сб. науч. трудов ТулГУ, С. 17-21, Тула: ТулГУ, 2000.

10. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Расчет технологических параметров валковой штамповки на установившейся стадии процесса // «Фундаментальные и прикладные технологические проблемы в машиностроении "Технология-2000": Сб. науч. тр. н-т конф.-Орел: ОрелГТУ, 2000. - С. 8-13.

11. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Расчет технологических параметров валковой штамповки на установившейся стадии процесса: Тез. докл. международной конференции "Технология 2000", 28-30 сентября 2000, Орел: ОрелГТУ, 2000 г.

12. Голенков В. А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Расчет кинематических и силовых параметров валковой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство, №3,2001, С. 11-13.

24 * " 6 ЗЗР

13. Радченко С.Ю., Капырин К.И Учебный автоматизированный комплекс для изучения процессов пластического деформирования металлов // Тез. докладов Всероссийской конференции "Современная образовательная среда", 1-4 ноября, Москва, ВВЦ, 2002.

14. Дорофеев О.В., Капырин К.И., Короткий Г.П., Радченко СЮ. Учебно-лабораторный комплекс для специальности "Машины и технология обработки металлов давлением" // Индустрия образования. - 2002. - № 3. - С. 87-96.

15. Капырин К.И. Кинематика течения металла при валковой штамповке // Кузнечно-штамповочное производство, №4,2003, С.3-8.

16. Радченко С.Ю., Капырин К.И. К вопросу о механизме образования сквозного осевого отверстия при валковой штамповке // Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 4.2: Сб. науч. трудов ТулГУ, С.96-101, Тула: ТулГУ, 2003.

17. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И., Федоров Т.В. Анализ изменения рабочей нагрузи при валковой штамповке ступенчатых деталей // Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением: Известия ТулГУ, №2,2003, С.50-54.

18. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И., Федоров Т.В. Анализ характерных дефектов изделий при валковой штамповке ступенчатых деталей // Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением: Известия ТулГУ, №2, 2003, С.77-79.

19. Пат. 2102179 RU, МКИ4 6В21К21/08В21Н1/18 Способ изготовления осесимметричных изделий со ступенчатой наружной поверхностью / Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В., Капырин К.И. (РФ). - № 95119330/03; Заявлено 16.11.95; Опубл. 20.01.98, Бюл№2.-4 с: ил.

20. Пат. 2102179 RU, МКИ4 6 В 21 К 21/08 В 21 Н 1/18 Способ изготовления полых осесимметричных деталей / Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В., Капырин К.И. (РФ). - № 95119033/02; Заявлено 9.11.95; Опубл. 20.01.98, Бюл № 2. - 4 с: ил.

Подписано в печать 22.03.2004. Формат бумаги 60X84 1/16. Офсетная печать. Объем 1.5 п.л Тираж 100 экз. Заказ №16/2704

Отпечатано на полиграфической базе Орловского государственного технического университета Адрес: 302020, г.Орел, Наугорское шоссе, 29

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ.

1.1 Основные технологические процессы изготовления полых осесимметричных деталей.

1.2 Традиционные технологические процессы изготовления полых осесимметричных деталей.

1.3 Технологические процессы с локальным и комплексным нагружением заготовки.

1.4 Применение валковой штамповки для изготовления осесимметричных деталей большого диаметра.

1.5 Применение валковой штамповки для изготовления осесимметричных деталей малого диаметра.

1.6 Технологическая эффективность применения процесса валковой штамповки.

1.7 Существующие представления о кинематике пластического течения металла при валковой штамповке.

1.7.1 Классификация процессов валковой штамповки.

1.7.2 Влияние формы торцевой поверхности пуансона на процесс формоизменения заготовки.

1.7.3 Особенности возникновения осевой утяжины в заготовке при валковой штамповке.

1.8 Основные задачи и методы их решения.

1.9 Выводы по разделу 1 и постановка задачи исследования.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВАЛКОВОЙ ШТАМПОВКИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АНАЛИТИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ.

2.1 Условия экспериментальных исследований.

2.2 Методика экспериментальных исследований.

2.3 Разработка экспериментальной оснастки.

2.4 Основные технологические параметры процесса валковой штамповки.

2.5 Особенности пластического течения металла при валковой штамповке.

2.5.1 Краткий анализ процесса пластического формоизменения заготовки.

2.5.2 Кинематика процесса валковой штамповки и угол нейтрального сечения.

2.5.3 Стадии валковой штамповки и анализ динамики изменения рабочей нагрузки в процессе деформирования.

2.5.4 Факторы, влияющие на силовые параметры процесса валковой штамповки и условие образования осевой утяжины в заготовке.

2.5.5 Влияние относительной скорости деформирования при валковой штамповке на заклинивание заготовки в роликовой матрице и условие вращения заготовки.

2.6 Выводы по разделу 2.

3 МЕТОДИКА И РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.

3.1 Выбор метода решения поставленной задачи и порядок расчета.

3.2 Расчет технологических параметров на стадии прошивки.

3.3 Расчет технологических параметров на стадии обкатки.

3.4 Вычисление параметра утяжки --—.

3.4.1 Исходные данные и расчетная схема для моделирования.

3.4.2 Краткое описание и обоснование применения используемого программного продукта.

3.4.3 Обработка полученных данных.

3.4.4 Распределение напряжений и деформаций в поперечном сечении заготовки на стадии обкатки.

3.5 Вычисление силы и контактного напряжения на роликах, силы на пуансоне, величины потребного и создаваемого моментов.

3.5.1 Уточненные зависимости некоторых параметров к силовому расчету валковой штамповки.

3.6 Методика расчета максимальной допустимой относительной скорости деформирования заготовки.

3.7 Статистическая обработка экспериментальных значений и оценка достоверности теоретических данных.

3.8 Выводы по разделу 3.

4 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ ВАЛКОВОЙ

ШТАМПОВКИ.

4.1 Выводы по главе 4.

Актуальность. В настоящее время в различных отраслях промышленности широко используются полые осесимметричные детали типа "стакан", "гильза" и т.п. с высокой стенкой, фланцем или утолщением. Такие детали, как правило, имеют форму и размеры, наиболее рационально соответствующие характеру и интенсивности воспринимаемых ими нагрузок при минимально возможной для каждого случая металлоемкости. Во многих случаях подобные детали работают в сложных условиях, поэтому технология их изготовления должна обеспечивать высокую прочность, точность и качество поверхности при небольших затратах на производство.

В настоящее время среди процессов ОМД при изготовлении деталей типа "стакан" наиболее часто используются традиционные способы обратного выдавливания, вытяжки с утонением и прессования, которые имеют ряд преимуществ, таких как достаточно высокая производительность, благоприятная схема напряженно-деформированного состояния, хорошая проработка структуры металла и т.д. Однако изготовление высоких стаканов с применением технологий, основанных на использовании традиционных способов, сопряжено с рядом трудностей, вызванных высокими удельными силами деформирования, необходимостью совершения нескольких технологических переходов штамповки, наличием межоперационных отжигов, использованием инструмента из высокопрочных сталей и др.

Наиболее эффективными в этом смысле способами получения сложных осесимметричных деталей методами ОМД в последнее время оказались процессы пластического деформирования с локальным приложением нагрузки, такие как ротационная вытяжка, сферодвижная штамповка, торцовая раскатка и др. За счет локальности характера приложения деформирующих нагрузок в этих процессах происходит заметное снижение (по сравнению с традиционными способами штамповки) деформирующих сил, что позволяет в значительной степени интенсифицировать производство, уменьшить материальные и энергетические затраты, снизить износ инструмента, а в некоторых случаях повысить коэффициент использования металла и конечную производительность.

Однако несмотря на ряд очевидных преимуществ, подобные способы обладают некоторыми технологическими ограничениями, например, невозможностью получения осевого отверстия с одновременным формированием боковой поверхности заготовки, сложностью изготовления осе-симметричных деталей типа высоких стаканов с высокой стенкой или со сквозным осевым отверстием на одной позиции обработки и др.

Большой вклад в исследования общих вопросов теории и технологии процессов, применяемых для изготовления высоких стаканов традиционными способами обработки давлением внесли К.Н. Богоявленский, О.А. Ганаго, М.А., Губкин, A.M. Дмитриев, Н.И. Касаткин, А.И. Капустин, А.Г. Овчинников, И.Л. Перлин, А.А. Поздеев, Е.А. Попов, JI.B. Прозоров, В.П. Северденко, Е.И. Семенов, B.C. Смирнов, Л.Г. Степанский, М.В. Сторо-жев, С.С. Яковлев, И.Я. Тарновский, Н. Pugh, W. Jonson, Н. Kudo, М. Kunogi, Е. Tomsen и другие, вклад в теорию и технологию методов локальной обработки - М.А. Гредитор, Н.Н. Могильный, С.П. Яковлев, В.А. Го-ленков и В.Я. Осадчий, Л.Г. Юдин и др.

Решение проблем, связанных с использованием при штамповке высоких стаканов традиционными способами или методами локального пластического деформирования, потенциально возможно в случае использования какого-либо способа с более широкими технологическими возможностями. Такими возможностями обладает метод валковой штамповки, в котором одновременно происходит совмещение обратного выдавливания и локального деформирование боковой поверхности заготовки роликами или приводивши валками. При этом в ходе совершения операции создается комплексное непрерывно-дискретное нагружение очага деформации, которое за счет интенсификации пластического течения металла позволяет, снимая указанные ограничения, получать сложные осесимметричные детали на одной позиции обработки.

Однако на сегодняшний день вопросы, связанные с определением напряженно-деформированного состояния металла с учетом локализации очага пластической деформации в процессе валковой штамповки полых дета* лей типа "стакан", недостаточно изучены. При этом отсутствие научно-обоснованной методики расчета и выбора конструкторско-технологических параметров и критических режимов обработки затрудняет использование валковой штамповки в производственных условиях. Поэтому разработка процесса изготовления высоких стаканов методом валковой штамповки является весьма актуальной.

Цель работы. Разработать процесс валковой штамповки высоких ста-<4 канов с нагрузкой на пуансоне существенно меньшей, чем при обратном выдавливании, расширяющий технологические возможности метода и номенклатуру изделий.

Методы исследования.

В работе использован комплексный метод исследований, включающий проведение предварительных экспериментов и на их основе теоретического анализа с экспериментальной проверкой предложенных технических решений в лабораторных условиях. Все исследования проводились по единой методике, что дало возможность получения сопоставимых результатов. * Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния и пластического течения металла при валковой штамповке проводились на основе деформационной теории пластичности методом баланса работ с элементами вариационного исчисления, а также численного решения отдельной задачи по определению параметров осевой утяжины заготовки методом конечных элементов. Решение последней осуществлялось с использованием 111 111 "Штамп", реализующего анализ упруго-пластической модели на основе общих уравнений пластического течения Прандтля-Рейса с использованием производной Яумана. Экспериментальные исследования проводились на специально сконструированной оснастке в лабораториях Орел-ГТУ с применением общепринятых методов планирования эксперимента и статистической обработки результатов.

Научная новизна.

1. Впервые проведены экспериментальные исследования валковой штамповки высоких стаканов из сплошной заготовки, позволившие определить силовые и кинематические параметры процесса и установить особенности пластического течения металла в очаге деформации, а именно:

- определить наличие четырех основных последовательных стадий валковой штамповки детали типа "стакан" из сплошной заготовки (стадия открытой прошивки, переходная стадия, установившаяся и заключительная) и их влияние на изменение силовых режимов деформирования;

- выявить условия и механизм возникновения осевой утяжины в донной части заготовки, что дает возможность изготовления деталей со сквозным осевым отверстием на одной позиции обработки без отхода;

- установить, что угол нейтрального сечения при валковой штамповке с приводом вращения заготовки от пуансона и упора стремится к нулю, что означает фактическое отсутствие нейтральной точки на дуге контакта, а напряжения, действующие в поперечной плоскости вблизи дуги контакта, являются сжимающими.

2. Впервые разработана математическая модель валковой штамповки деталей типа "стакан" как способа обработки металлов давлением с комплексным локальным нагружением, решение которой позволило установить особенности напряженно-деформированного состояния материала в очаге деформации, а именно:

- определить осевую силу на пуансоне, радиальную силу на роликах, создаваемый момент на торцевых поверхностях упора и пуансона и потребный момент обкатки в роликовой матрице в зависимости от технологических параметров и режимов обработки;

- определить величину утяжки заготовки в радиальном направлении в зависимости от радиального обжатия и диаметра роликов;

- провести расчет максимально допустимой относительной скорости деформирования заготовки, при которой исключается ее заклинивание по схеме с приводом вращения от упора и пуансона.

Достоверность полученных результатов.

В ходе экспериментальных исследований были использованы научно обоснованная методика планирования эксперимента и обработки полученw ных данных, поверенное лабораторное оборудование и контрольно-измерительные приборы.

Достоверность результатов теоретических расчетов достигается обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задачи математического моделирования, а также применением современных математических методов и средств вычислительной техники и подтверждена качественным и количеШ ственным их согласованием с данными эксперимента при погрешности в пределах 10%.

Автор защищает.

1. Методику и результаты экспериментальных исследований валковой штамповки высоких стаканов, позволившие установить влияние геометрических и кинематических параметров и режимов обработки на характер пластического формоизменения заготовки.

2. Математическую модель валковой штамповки деталей типа "стащ кан" с приводом вращения заготовки от упора и пуансона и результаты ее аналитического и численного решения.

3. Методику проектирования технологических процессов валковой штамповки высоких стаканов.

4. Новые технологические схемы валковой штамповки высоких осе-симметричных деталей, расширяющие технологические возможности метода и номенклатуру изделий при увеличении производительности и стойкости инструмента, а также методику их проектирования при критических режимах обработки.

Практическая значимость и реализация работы.

• Разработана методика проектирования технологических процессов валковой штамповки полых осесимметричных деталей из сплошной заготовки, в том числе со сквозным осевым отверстием, содержащая рекомендации относительно формы и размеров инструмента, а также силовых и кинематических режимах обработки.

• Разработаны новые способы валковой штамповки, позволяющие существенно повысить производительность труда при изготовлении высоких осесимметричных деталей с глухим или со сквозным осевым отверстием, снизить нагрузку на инструмент и повысить его срок службы.

Новизна предложенных способов для изготовления полых осесимметричных деталей подтверждена двумя патентами РФ.

• Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются при чтении лекций, проведении лабораторных и практических занятий по дисциплинам "Теория обработки металлов давлением", "Специальные виды штамповки" для студентов направления подготовки бакалавров 551800 "Технологические машины и оборудование" и специальности 120400 "Машины и технология обработки металлов давлением", а также при подготовке кандидатских и магистерских диссертаций, исследовательских курсовых и дипломных проектов, выпускных квалификационных работ бакалавров.

Апробация работы. По содержанию диссертационной работы был выполнен ряд докладов и сообщений, в том числе:

- на международном научно-техническом симпозиуме: "Механика и технология в процессах формоизменения с локальным очагом пластической деформации", октябрь 1997, ОрелГТУ;

- на Н-ой международной научно-технической конференции "Проблемы пластичности в технологии", октябрь 1998, ОрелГТУ;

- на международной научно-технической конференции: "Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация штамповочного производства", ноябрь 1999, ТулГУ, а также в ряде местных межвузовских научно-технических и научно-практических конференциях и симпозиумах;

- международной научно-технической конференции "Фундаментальные и прикладные технологические проблемы в машиностроении "Технология - 2000", март 2000, ОрелГТУ;

- всероссийской конференции "Современная образовательная среда", ноябрь, 2002, ВВЦ г. Москва;

- на научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников, ежегодно устраиваемых в Орловском государственном техническом университете в период 1995-2003 гг.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликованы 20 печатных работ среди которых 4 работы в центральных научных рецензируемых изданиях; 8 статей в различных сборниках научно-технических трудов; 6 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных научно-технических конференциях; 2 патента РФ на изобретения.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на

185 страницах машинописного текста, содержит 70 рисунков и фотографий, 6 таблиц. Состоит из введения, четырех разделов, основных результатов и выводов, списка используемых источников, включающего 95 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научнотехнической программой: "Высокие технологии высшей школы" (утверждена приказом № 486 от 20.03.96 "Об утверждении перечня минвузовских научно-технических программ на 1996 г."); проектами "Исследование пластического течения металла при локальном и комплексном нагруже-нии" и "Исследование характера пластического течения металла при получении тонкостенных осесимметричных деталей методом валковой штамповки", выигравшими конкурсы грантов в 1996 и 2000 г.г. соответственно; проектом "Исследование пластического течения металла при изготовлении деталей методом валковой штамповки", вошедшим в разовый заказ-наряд в 1999 г; проектом "Исследование напряженно-деформированного состояния и характера пластического течения металла в разделительных и формообразующих операциях при локальном деформировании", вошедшим в единый заказ-наряд в 2000 г. Результаты работы были использованы при выполнении проекта "Учебный автоматизированный комплекс для изучения процессов пластической обработки материалов", выигравшего конкурс Минобразования РФ" в 2001 г, проводимого в рамках программы: "Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования" по подпрограмме: "Научное и научно-методическое обеспечение индустрии образования.

Проведенная работа соответствует "Критическим технологиям федерального уровня", утвержденным председателем Правительственной комиссии по научно-технической политике 21 июля 1996 г. по направлению "Модульные технологии производства массовой металлопродукции с новым уровнем свойств".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, состоящая в разработке нового процесса валковой штамповки высоких стаканов, с нагрузкой на пуансоне существенно меньшей, чем при обратном выдавливании, расширяющего технологические возможности метода и номенклатуру изделий при увеличении производительности и стойкости инструмента.

В результате теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты и сформулированы выводы:

1. Традиционным технологиям холодной штамповки высоких стаканов свойственны ограничения, накладываемые на размеры изделий, производительность и стойкость инструмента. Применение валковой штамповки снимает или в значительной степени ослабляет эти ограничения благодаря одновременному приложению нагрузок, свойственных обратному выдавливанию и ротационной обработке.

2. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования валковой штамповки высоких стаканов, позволившие установить следующее:

- образование полости в цилиндрической заготовке сопровождается наличием четырех последовательных стадий, а именно: начальной (сила сопротивления внедрению пуансона достигает максимума); переходной (сила сопротивления внедрению пуансона снижается примерно на 30% вследствие возрастающего влияния обкатки); установившейся (силовые параметры процесса практически постоянны) и заключительной (сила сопротивления внедрению пуансона резко уменьшается из-за развития утяжины в дне полости);

- параметрами, оказывающими наибольшее влияние на процесс формоизменения при валковой штамповке, являются соотношения диаметров пуансона, заготовки и роликов, отношение скорости осевого перемещения пуансона к частоте вращения заготовки (относительной скорости деформирования) и форма торцевой поверхности пуансона;

- управляющее воздействие на процесс заключается в изменении скорости осевого перемещения пуансона в зависимости от частоты вращения заготовки, при этом максимальное значение скорости пуансона (максимальная скорость деформирования) ограничивается заклиниванием заготовки в роликовой матрице и составляет около 0,125 линейной скорости обкатки;

- влияние формы торца пуансона наиболее заметно на установившейся стадии процесса - коническая и сферическая формы обеспечивают снижение силы в 1,2-1,5 раза и в 8-10 раз позволяют повысить относительную скорость деформирования по сравнению с плоским пуансоном;

- при изменении отношения диаметра пуансона D„ и заготовки D с 0,5 до 0,9 сила на пуансоне в среднем увеличивается на 40-60%;

- сила, приложенная к пуансону, по сравнению с обратным выдавливанием снижается в 5 раз и в 3 - 3,5 раза по сравнению с открытой прошивкой при D„/D = 0,8;

- минимальная толщина дна полости в отличие от прошивки и выдавливания ограничивается не прочностью пуансона, а развитием утяжины, при этом минимальная толщина стенки ограничена только ресурсом пластичности материала;

- существует возможность неограниченного уменьшения толщины дна изделия вплоть до получения деталей типа втулок со сквозным отверстием.

3. Разработана математическая модель процесса валковой штамповки деталей типа "стакан" на основании аналитического решения которой получена методика расчета сил и моментов, действующих на заготовку, а также максимальной допустимой относительной скорости деформирования и построены номограммы для их определения. При этом расчет осевой силы деформирования на установившейся стадии процесса валковой штамповки пуансонами с различной формой торца, выполненный методом баланса работ, показал следующее:

- значения высоты очага пластических деформаций hx, найденные по принципу минимума затрачиваемой работы, практически не зависят от условий трения и для плоского пуансона составляют от 1,1 до 0,3 радиусов при D„/D = 0,5.0,9 соответственно;

- среднее давление при отсутствии обкатки для плоского пуансона составляет около 4cts в диапазоне изменения Dn/D = 0,5.0,9;

- снижение силы под действием обкатки достигает в среднем 50 %;

- при верхней оценке потребного крутящего момента общая энергоемкость процесса практически не отличается от аналогичного показателя обратного выдавливания с нулевым коэффициентом трения.

Экспериментальные исследования подтвердили адекватность математической модели реальному процессу для установившейся стадии валковой штамповки. Отличие расчетных и действительных значений силовых параметров и допустимой скорости деформирования находится в пределах 10%.

4. Численное моделирование процесса обкатки при валковой штамповке показало наличие радиальных растягивающих напряжений в области заготовки, расположенной под торцом пуансона, которые существенно снижают осевые сжимающие напряжения и, как следствие - силу на пуансоне, и могут вызвать утяжину дна изделия, вплоть до образования сквозного отверстия.

5. Наряду с наиболее простой формой стаканов получены образцы изделий с глухим и сквозным осевым отверстием и различной формой боковой поверхности детали на основании чего разработаны новые технологические схемы валковой штамповки, защищенные двумя патентами Российской Федерации.

1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением М.: Машиностроение, 1977. - 278 е., ил.

2. Попов О.В. Изготовление цельноштампованных тонкостенных деталей переменного сечения М.: Машиностроение, 1974. - 402 е., ил.

3. Головлев В.Д. Расчеты процессов листовой штамповки М.: Машиностроение, 1974. - 135 е., ил.

4. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов- М.: Металлургия, 1972. 408 е., ил.

5. Ольша A.M. Листовая штамповка на многопозиционных автоматах- М.: Машиностроение, 1980. 144 е., ил.

6. Шевелев В.В., Яковлев С.П. Анизотропия листовых материалов и ее влияние на вытяжку М.: Машиностроение, 1972. - 135 е., ил.

7. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки М.: Машиностроение, 1968. - 238 е., ил.1'

8. Валиев С.А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов М.: Машиностроение, 1973. - 176 е., ил.

9. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства М.: Машиностроение, 1976. - 560 е., ил.

10. Охрименко Я.М., Тюрин В.А. Теория процессов ковки М.: Высшая школа, 1977. - 295 е., ил.

11. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка М.: Высшая школа, 1972.-352 е., ил.

12. Ковка и объемная штамповка: Справочник в 2-х т. / Под ред.

13. М.В. Сторожева М.: Машиностроение, 1968. - 2 т., ил.

14. Брюханов A.M. Ковка и объемная штамповка М.: Машиностроение, 1975. - 480 е., ил.

15. Ковка и штамповка: Справочник в 4-х т. / Под ред. Е.И. Семенова М.: Машиностроение, 1987. - 592 е., ил.

16. Зарубин B.C., Овчинников А.Г. Механика процессов ковки и штамповки МГТУ. 1992. - 64 с.

17. Мансуров A.M. Технология горячей штамповки М.: Машиностроение, 1971. - 415 е., ил.

18. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке J1.: Машиностроение, 1979. - 520 е., ил.

19. Холодная объемная штамповка: Справочник / Под ред. Г.А. Навроцкого М.: Машиностроение, 1973. - 496 е., ил.

20. Теория ковки и штамповки: Учеб. пособие / Под ред. Е.П. Унксо-ва, А.Г. Овчинникова М.: Машиностроение, 1992. - 720 е., ил.

21. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки: Уч. пособие / Под ред. А.Г. Овчинникова М.: Машиностроение, 1985. -184 е., ил.

22. Фаворский В.Е. Холодная штамповка выдавливанием М.: Машиностроение, 1966. - с.

23. Навроцкий Г.А. Кузнечно-штамповочные автоматы М.: Машиностроение, 1965. - е., ил.

24. Капустин А.И. Штамповка поковок типа стакан: Уч. пособие / Под ред. Е.И. Семенова М.: НПО "Темп", 1991.-240 е., ил.

25. Овчинников А.Г, Хабаров А.В. Прямое выдавливание цилиндрических стаканов В кн. Совершенствование процессов объемной штамповки, - М.: МДНТП, 1980. - С. 103-108.

26. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М.: Машиностроение, 1983. - 200 е., ил.

27. Дмитриев A.M. Перспективные формоизменяющие операции и оборудование для производства осесимметричных деталей из железных порошков//Вестник МГТУ.: Машиностроение, 1991.-№ 1.-С. 60-71.

28. Барк Дж., Вейс В. Порошковая металлургия материалов специального назначения М.: Металлургия, 1972. - 335 е., ил.

29. Дмитриев A.M. Производство деталей из железных порошков // Вестник МГТУ.: Машиностроение, 1993. № 4. - С. 33-40.

30. Грановский С.П. Новые процессы и станы для прокатки изделий в винтовых калибрах М.: Металлургия, 1980. - 116 с., ил.

31. Специальные прокатные станы / Под ред. А.И. Целикова М.: Металлургия, 1971. - 336 е., ил.

32. Тетерин П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки М.: Металлургия, 1971. - 368 е., ил.

33. Зотов В.Ф., Каширин В.Ф., Петров В.А. Прокатка металла М.: Машиностроение, 1979. - 256 е., ил.

34. Грудев А.П. Теория прокатки М.: Металлургия, 1988. - 240 е., ил.

35. Дисмидов Б.Б., Литовченко Н.В. Технология прокатного производства М.: Металлургия, 1979. - 488 е., ил.

36. Елкин Н.М. Технология холодной раскатки точных заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. - № 1. - С. 20-22.

37. Магнитно-импульсная штамповка полых цилиндрических заготовок/ А.К. Талалаев, С.П. Яковлев, В.Д. Кухарь и др. Тула: Репроникс Лтд, 1996.-240 с.

38. Утяшев Ф.З., Баймурзин Р.Г., Плехов В.А. Раскатка колец из высокожаропрочных никелевых сплавов в условиях сверхпластичности // Куз-нечно-штамповочное производство, 1999. - №7. - С. 14 - 17.

39. Могильный И.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станах М.: Машиностроение, 1983. - 190 е., ил.

40. Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка цилиндрических оболочек М.: Машиностроение, 1984. - 128 е., ил.

41. Малоотходная ресурсосберегающая технология штамповки / Под ред. В.А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева Кишинев, "Universitas", 1993, 238 е., ил.

42. Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. -М.: Машиностроение, 1971. 232 с.

43. Schrader Н. Rotation deforming of bars and pipes // Metall. 1983. 1 37. - P. 4-5.

44. Уик Ч. Бесстружковые методы обработки металлов: Пер. с англ. -М.: Мир, 1965.-494 с.

45. А.с. 1234023 СССР, МКИ В21 Н8/00. Калибр для поперечной прокатки полых заготовок на оправке / Е.П. Васильев, И.И. Козакевич, А.Д. Гошкадер и др. (СССР). № 35045774/25-27. Заявлено 25.10.82; Опубл. 30.05.86, Бюл. № 20. - 2 е.: ил.

46. A.C. 1311813 СССР, МКИ В21 D22/16. Способ изготовления полых изделий / Ю.П. Мякинков, Н.С. Сытилин, В.И. Юданов и др. (СССР). -№ 3903928/25-27. Заявлено 11.03.85; Опубл., Бюл. № 5. е.: ил.

47. А.с. 685389 СССР, МКИ В21 D22/16. Устройство для ротационного выдавливания / В.Н. Калабушев, Б.П. Медведев, В.И. Давыдов (СССР). № 2604808/25-27. Заявлено 17.07.78; Опубл. 15.09.79, Бюл. № 34. - 3 е.: ил.

48. А.с. 778869 СССР, МКИ В21 D22/16. Способ изготовления полых деталей / С.С. Отегов, К.М. Тиунов, В.П. Перминов (СССР). № 2570996/25-27. Заявлено 24.01.78; Опубл. 15.11.80, Бюл. № 42. - 3 е.: ил.

49. А.с. 546413 СССР, МКИ В21 D22/16. Устройство для ротационного выдавливания конических деталей на оправке / В.В. Смирнов, И.П. Касатиков (СССР). № 2108809/25-27. Заявлено 27.02.75; Опубл. 15.02.77, Бюл. №6.-3 е.: ил.

50. Богоявленский К.Н., Лапин В.В. Холодная раскатка торцевых деталей. Л.: ЛДНТП, 1972. - 36 с.

51. Королев В.Н. Изготовление тонкостенных деталей малого диаметра из пластичных и малопластичных материалов // Кузнечно-штамповочное производство. 1966. - № 5. - С. 20-23.

52. Шнейдер Ю.Г. Холодная бесштамповая обработка металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1967. 352 с.

53. Максак В.И., Черноморченко В.И. Способ утонения стенки трубчатых заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. 1975. - № 5.-С. 20-23.

54. А.с. 565751 СССР, МКИ В21 D24/00. Устройство для формообразования полых изделий / Г.М. Тябут, Е.С. Сизов, П.И. Ряховский (СССР). -№ 2088541/27. Заявлено 27.12.74; Опубл. 25.07.77, Бюл. № 27. 4 е.: ил.

55. Голенков В.А., Радченко С.Ю. Технологические процессы обработки металлов давлением с локальным нагружением заготовки М.: Машиностроение, 1997. - 226 е.: ил.

56. Голенков В. А., Егоров Б. А. О новом способе штамповки локальном деформировании в роликовых матрицах // Прогрессивная технология в машиностроении и приборостроении: Сб. науч. - техн. работ НТО Машпром. - Орел, 1982.- С. 118 -121.

57. Вертолеты: Расчет и проектирование // М. Л. Милль, А. В. Некрасов, А. С. Браверман и др. М.: Машиностроение, 1967.-298 е., ил.

58. Голенков В. А., Радченко С. Ю. Совершенствование технологиинепрерывно-последовательной высадки с применением роликового формообразующего инструмента//Кузнечно-штамповочное производство, 1995. -№ 10.-С. 15-17.

59. Радченко С. Ю. Совершенствование технологии и оборудования для непрерывно-последовательной высадки с обкаткой трубных изделий: Дис. . канд. техн. наук: 05.03.05. Защищена 09.11.93; Утв. 14.01.94; 09830027961.-М., 1993.- 165 е.: ил.

60. А. с. 986032 СССР, МКИ3 В 21 J 5/08. Роликовая матрица / В .Я. Осадчий, В.А. Голенков, Б. А. Егоров (СССР). -№ 3528361/25-27; Заявлено 15.06.81.-д. с. п.

61. А. с. 1070778 СССР, МКИ3 В 21 J 13/02. Роликовая матрица / В.А. Голенков, Б.А. Егоров, В.А. Марченко, Ю.П. Лукьянчиков (СССР).- № 3475406/25-27; Заявлено 23.07.82. д. с. п.

62. А. с. 1622072 СССР, МКИ4 В 21 К 1/68. Способ изготовления ступенчатых деталей / В.А. Голенков, Ю.П. Лукьянчиков Е.Г. Афанасьев и др. (СССР). -№4365557/27; Заявлено 18.01.88; Опубл. 23.01.91, Бюл. №3.- 4 е.: ил.

63. А. с. 1074646 СССР, МКИ3 В 21 J 5/08; В 21 Н 8/00. Устройство для штамповки с обкаткой / В.Я Осадчий, В.Г. Зимовец, В.А. Голенков, Б.А. Егоров (СССР). № 34754007/25-27; Заявлено 23.07.82; Опубл. 23.02.84, Бюл. № 7.-3 е.: ил.

64. А.с. N 1600118 (СССР), 1990. Способ изготовления полых деталей. /Голенков В. А. Лукьянчиков Ю. П., Тройнич А. Н., и др.

65. А.с. N 1515501 (СССР), 1989. Устройство для штамповки деталей. /Голенков В. А. Лукьянчиков Ю. П., Афанасьев Е. Г., и др.

66. Голенков В.А., Дмитриев A.M., Радченко С.Ю. и др. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением М.: Машиностроение, 2004. - 476 е.: ил.

67. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В. Изготовление осесимметричных изделий валковой штамповкой // Кузнечно-штамповочное производство. 1995. - №11. - С. 20 - 23.

68. Голенков В.А. Разработка новых технологических процессов штамповки с локальным деформированием заготовки и методов их проектирования: Дис. .док. техн. наук: 05.03.05. Защищена 22.01.97; Утв. 11.04.97; № 007801.-М., 1997.-271 е.: ил.

69. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В. Анализ системы привода и модернизация установки валковой штамповки // Сборник научных трудов ОрелГПИ, т. 5. Орел, ОрелГПИ, 1994.

70. Лисочкин А.Ф. Сталь, 1946, №6, С.378.

71. Смирнов B.C. Поперечная прокатка-М.: Машгиз, 1948.

72. Голенков В. А., Кондрашов В. И., Зыкова 3. П. Математическое моделирование процессов обработки материалов давлением: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 1994. - 272 с.

73. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. -М.: "Наука", 1980, Лейпциг: "Тойб-нер", 1979.

74. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов -М.: Машиностроение, 1981.- 184 е., ил.

75. Пат. 2089323 РФ, МКИ4 В 21 J 5/08, 13/02. Роликовая матрица для штамповки с обкаткой к штампу с приводным пуансоном / Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В. (РФ). -№ 93018206/02; Заявлено 08.04.93; Опубл. 10.09.97, Бюл № 25. Зс.: ил.

76. Капырин К.И. Кинематика течения металла при валковой штамповке // Кузнечно-штамповочное производство, №4 2003, С.3-8.

77. Радченко С.Ю., Капырин К.И. К вопросу о механизме образования сквозного осевого отверстия при валковой штамповке // Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 4.2: Сб. науч. трудов, ТулГУ. Тула, 2003. С.96-101.

78. Теория обработки металлов давлением / Под ред. И.Я. Тарнов-ского -М.: Машиностроение, 1963. 672 е., ил.

79. Аркулис Г.Э., Дорогобид В.Г. Теория пластичности. М.: Машиностроение, 1987. - 352 с.

80. Левитас В.И. Большие упругопластические деформации металлов. М.: Машиностроение, 1989. — 85 с.

81. Голенков В.А., Радченко С.Ю., Капырин К.И. Расчет кинематических и силовых параметров валковой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство, №3 2001, С. 11-13.

82. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика -М.: Высшая школа, 1972,-368 е., ил.

83. Пат. 2131320 РФ, МКИ4 В 21 J 13/02; В 21 D 22/18. Матрица с составными роликами для штамповки с обкаткой. / В.А. Голенков, С.Ю. Радченко, Г.П. Короткий. (РФ). № 97122190/02; Заявлено 30.12.1997; Опубл. 10.06.1999, Бюл. №16.-3 е.: ил.

84. Пат. 2102179 RU, МКИ4 6 В 21 К 21/08 В 21 Н 1/18 Способ изготовления полых осесимметричных деталей / Голенков В.А., Радченко С.Ю., Дорофеев О.В., Капырин К.И. (РФ). № 95119033/02; Заявлено 9.11.95; Опубл. 20.01.98, Бюл № 2. -4 е.: ил.