автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Имитационное моделирование процесса листовой вытяжки без утонения на многопозиционных прессах-автоматах с целью повышения его надежности

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ "СТАНКИН"

УДК 621.983-192:621.979-52.001.57 (043.3)

ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛИСТОВОЙ ВЫТЯЖКИ БЕЗ УТОНЕНИЯ НА МНОГОПОЗИЦИОННЫХ ПРЕССАХ-АВТОМАТАХ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО НАДЕЖНОСТИ

Специальность 05.03.05 - Процессы и машины обработки давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Р г»

V # г' ' 0 0,1

На правах рукописи

ШЛЯХИН Александр Николаевич

Москва 1995

Работа выполнена на кафедре "Автоматизированные системы и модули обработки ' металлов давлением" Московского Государственного Технологического Университета "СТЛНКИН".

Научный руководитель :

Официальные оппоненты

Ведущая организация

- доктор технических наук, профессор Стснанский Л. Г. : - доктор технических наук, профессор Крючков М. А. - кандидат технических наук доцент Ковалев В. Г. АООТ НИИТракторосельхозмаш (г. Москва)

Защита состоите^' "/У* 1995 г. в ^

часов на

заседании специализированного совета ДОб3.42.01 Московского Государственного Технологического Университета "СТАНКИН" по адресу: 101472, Москва ГСП, Вадковский пер., д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ "СТАНКИН".

Автореферат разослан " ^ " г.

Ученый секретарь специализированного совета, к. т. н., доцент

ИВАНОВ В. И.

!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Мадл4Я<КГГкяа.(кГ1М. Сов|>емснныс тенденции развития производства, в частности, оптимизация уровня его автоматизации, повышение требований к кячестну продукции сосали предпосылки для широкого применения в промышленности многопозиционных листоштамнопочных прессов-автоматов (ЛИЛ), при нггямповке на которых одной из наиболее распространенных формообразующих операций является глубокая вытяжка без утонения.

Првиилмюсп. пыбора величин параметров технологического процесса (ТП) на этапе его разрябтки и их поддержание на ладанном уровне в процессе штамповки определяют количество технологических отжата (брака) и качество штампуемых и'АПспий. Критичность операции вытяжки, прежде всего опасность разрушения материала заготовки в процессе деформирования, и особенности штамповки на ЛИЛ предъявляют более 1 жесткие требования к определению значений параметров "ГЦ и диапазонов их допустимых отклонений. Имеющиеся и настоящее время рекомендации ! по разработке ТП не учитывакгг случайного характера изменении их , параметров и практически не содержат метсущк опенки надежности входящих в них операций и переходов. Поэтому актуалышми являются задачи прогнозирования возможности наступления технолопгчесхих отказов, вызываемых, прежде всего, разрушением н зоне опасного сечения заготовки, т.е. на участке перехода донной поверхности изделия в боковую, и оценки надежности одно- и многопереходной вытяжки при штамповке на оборудовании различных типов.

Шлых.Ейбаш является повышение надежности процессов многопереходной листовой вытяжки без у гонения на ЛГ1А по условно предотвращения разрушения или локального чрезмерного утонения а опасном сечении заготовки за счет оптимального подбора параметров вытяжных переходов и диапазонов их изменений.

Мстм рси'.ту'.ч.тяа. Использован метод совместного решения системы лифферешшальных уравнений равновесия и условия пластичности с учат'. упрочнения матертищ для анализа влияния дополнительных растягивающих напряжений от тхи&я заготовки по радиусным кромкам инструмента на величину максимальных растягивающих напряжений, действующих в опасном сечении деформируемой гагоготги.

Применены методы теории стационарных случайных процессов, о частности, корреляционного и спектрального анализа при проведении обработки результате;! эксперимс|гтал1лих ксслсдова»шй силового реяк.на

первого перешла процесс» глубокой вытяжки Осл угонснин.

ЛШШШШМ работы состоит в:

- фишческой модели изгиба материала -»готовки no радиусным кромкам инструмента, позволяющей повысить точность оценки уровня растягивающих напряжений, действующих л опасном сечении ддютопки, путем учета сил трении и упрочнения материала н условиях поперечного цимбв;

- модели разрушении материала яншовки в опасной тоне по критерию Предельной работы максимальных растяшвцкмцих напряжений, позволяющей повысить точность оценки MoMcirra наступлении разрушения;

- вероятностной модели наступления огкаюв, вышанных разрушением или чрезмерным угонением стенки «погонки, применение которой: Повышает ц(|х|хктивность rexiiivioi ической нодшговки производства изделий вытяжкой, благодари учету влияния таких факторов, кик разброс Механических свойств материала, колебания усилия прижима, и вменение условий трения;

анализе силовою режима операции вытяжки как случайного процесса, применение результатов которою ноикшяст по соотвезствукицим корреляционным функциям и их спектральным плотностям прогнозировать (уклонения i ll or налаженною режима.

liCMTtrcSCftflA БПШЮТЬ работы состоит и

■ методике npoi по чи(кжлния у(киши (¡¡¡яка, нычмнною разрушением ИЛИ ЧрС (МСрНЫМ yrol.-СНИСМ MÍÍTfOBKH, по иммякнней ПОВЫСИТЬ надежность cvtiio- и мноюнерсходноЙ вытяжки бляюдаря учегу случайною характера Изменений 1шрамсг|кш 111;

- исголикс «1Ш1И1Я причин появления характерных видов отказов при иггамнонкс в условиях AMO "JhJI" ишслий тина 'карrep масляный" и 'маслоуловитель перс/шею тормо и" и рифаботке мероприятий по их устранению.

АхгчSSCZX pitfcrm. Основные результаты исследований докладывалио Ш Междуняричной научно технической конференции "Проблем!« итшвтн а/шм н технологии в машиностроении" (Рубцовск, РИИ. 19*М г.).

Uí&SSZ&BZS. Основные результаты диссертации опубликованы в S-* рййогал.

Cl»mpaJa.Xiía£aX3XC2I1tí£Sa. Диссертация состоит »га введения чгтырел глав, зд*лк>чсния и »lUntun, списка литературы и приложения » содержит ¿07 стр генпожго текст», 53 рисунка (S3 стр.), 8 таблиц (9 стр.) сижок лшгретуры (145 паям., 14 стр.) и приложения на 95 стр.

СОДКРЖЛНИК КАБОТЫ

Вщукдения обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы основные научные положения, вынесенные на защиту.

iJ DtSBOftl ЛДМ ичложены результаты пиалки литературных и промышленных данных но теории и практике многонереходной штамповки-вытяжки на ЛИЛ, в частносги, но оснонным вилам технологически* откатов и причинам, их ям змаающим, методам и способам оценки штампуемости листов«»« металла и критериям его разрушения, ■методам расчета усилий и напряжений в опасном сечении заютовки, а также экспериментальным исследованиям силового режима.

Выполненный анализ показал, что миогоиереходмм вытяжка иа ЛПЛ является одним из наибадес распространенных и эффективных способов обработки листовой) материала. Комплексный подход к оценке показателей качества нгчелий, штампуемых на прессах-автоматах, позволяет наряду с 1 традиционными методами разработки ТИ применять новые, в основе ' которых лежат математические модели, имитирующие поведение обрабатываемой заготовки, оборудования, средств автоматизации и инструмента в процессе дс4к>рмн)Х)|т11ня. Однако, такой подход сдерживается недостаточной изученностью указанных процессов. Практически отсутствуют сведения о надежности 'I'll, ограничены рекомендации и методики по ее определению. В технологической практике и при разработке новых '111 фактически не учитывается случайный характер поведения его параметров. Опубликованных данных но силовому режиму вытяжки также недостаточно для ею анализа как случайного. Имеющиеся критерии штампуемости в большинстве своем не универсальны, а определение значений комплексных показателей весьма трудоемко. Применение феноменологических критериев ра (рушения о|раничнпается сложностью используемых моделей и трудностями, в том числе И методическими, при определении диаграмм пластичности.

В связи с этим в настоящей работе с цель» повышение надежности многонереходной нггямповки-пытяхки иа ЛИЛ поставлены следующие задачи исследованиям

- разработка вс|к>ятностн<*&- модели нзегуиления отказов, вызванных разрушением (чрезмерным угокенисм) стетяс заютовки в опасном сечении, при многопереходной листовой вытяжке без у гонения, учитывающей технологические условия штамповки;

- разработка методики анализа отклонений от налаженного 'ГП по характеристикам его силового режима;

- ра три&огкя модели ра (рушении материала и опасном сечении ипггоики при глубокой «мтяхке беч утонении;

- разработка фи тческой модели иииби материала по радиусным кромкам инструмент^.

ЛахющАглаМ изложены результаты анализа напряженной) состояния (НС) участков внгговки, изгибаемых по радиусным кромкам инструмента, расчетов рястягинаютих напряжений, действующих н опасном сечении на первом вытяжном переходе и исследопаиий момента наступления разрушения материала «погонки.

Няпрнженнос состояние юучалехл. на оснонс соиместкок» решения системы дифференциальных уранмений рпнионссия и услония пластичности с учетом упрочнения материала, при лом Оыли приняты следующие допущения: нласгическая деформация осущесталнется в грех тонах (плоский фланец, участки заттоики. нрегинолежащис радиусным кромкам матрицы и Пуансона); материал однороден, изотропен, несжимаем; толщина материала и процессе дс(|юрмироплним не ииисняслея и раина исходной ьсличинс л0, кршшя упрочнения апп|нжсимир>сгся ныражением:

гт, » <т„ + Л<, (1)

где О, - напряжение текучести; е, - интенсинность накопленных Деформаций; А, П - постоянные, определяемые характеристиками

механически« свойств деформируемою материяля.

Максимум напряжений, дейетнумших в») фланце <т"Л/ (мерная юна Деформи^шания), достшастся на еп> пнутреннем радиусе и определяется по меюдике 1Пофмана Л. Л.

Расчетная схема участка чаиггонки. изгибаемою по матричной кромке (ятораи кнм леформкроплнн»>, нредстянлсна на рис. I. При расчете напряжений и данной юне выли приняты дополнительные услония: де>|«>риацни материала плоская, аналогична ноперечкому пластическому иии(>у ппцюкой искриалепной полти с растяжением; радиус г„м определяет положение нг.Й1р»дыюн> слоя и ра ислисг материал на дне (»¡власти, и не реи»« (/■„„ >Г ¿ Г(1М) (ином (а материала растянуты, а но и горой (г11Ы 2 г г. гы) • сжаты; радиусы гы и г„и определяют положение |1»(уП>с.11НС1ч и паруемого ыпохо» материала, в силу сделанных п|>слил^>жсинй ^ гт, а гии « ГЦ1 + тле г¥1 - радиус скрутения матричной » |н>м> и на первом перелъле

I рлинчииг уо'ччщ опреде шютсм осл> ютими ии|м*е1шячн

С!

- на свободной поверхности (г = Гяи) : f, * О Н J - 0;

с

- на поверхности радиусной кромки матрицы (г =» гш) ; х^ « -Гж;

'им

- на границе деформируемых зон (р » : J afdr т erffs,,

где гк - максимальная величина касательных напряжений на рддиусной 1 кромке матрицы; р, - угол охвата материалом заготовки радиусных кромок инструмента.

Напряжения текучести с учетом предшествующей деформации в I области фланца в соответствии с формулой (I) определяются по 1 выражению:

; <?? = Мегп+еи)",

I где ет - интенсивность накопленных деформаций ' на границе плоской части фланца и радиусной кромки матрицы;

; . - № - * /Д.,.

R, - началы(ый радиус заготовки; Л - текущий радиус фланца;

- радиус rpuitifiw плоской части фланца и радиусной кромки матрицы;

e;j - деформация подокна материала от иттбз ito радиусу матричной кромки:

eu ~\Ы(г/гш)\

г - радиус волокна опгос.'ггелыто центра схрутпятя матричной кромки.

В выражении, определяющем efJ, для облгети растянутых волокон модуль раскрываема- со знаком плюс, а для области саатых - со знаком минус. Условие равенства контоятаада давлений q^ и радиальных нормальных напряжений на матричной кромке (г ^щД п интегральной форме имеет

вид: J ordp = . Полагается, что величина касателышх напряхеннй Т^ е

не зависит от угла <р и является постоянной для данного радиуса.

Определение окружных <т^и) и радиальных (о'и, о]")

Нормальных и касательных (г^) напряжений, действующих в рассмотри пасмом участке заготовки, осуществляется на основе совместного решения системы дифференциальных уравнений равновесия в цилиндрических координатах с учетом действия касательных напряжений ло кромке матрицы и условия пластичности но энергетической шнотезе с учетом сделанных допущений и граничных условий; величина радиуса нейтральной поверхности гш определяется но условию равенства величин нормальных радиальных напряжений, действующих со сторон областей растянутых и сжитых волокон.

Итоговые выражения, определяющие указанные величины, после вссх( преобразований имеют вид: '

Яи - Цв, !л Ч'«* ♦ /И

Тя и?ли

ш I

ГИИГ1М

- -/3», 1п + г, ^ (<Р, - +

'и/ - Гиг

+/И

Яш.

п\» - о™

где О - показатель экспоненты:

о- иг

/> 2 М гви + ;

/? - коэффициент Л оде; - коэффициент трения по радиусной кромке матрицы; ¿7, - среднее значение напряжения текучести во фланце, определяемое в соответствии с рекомендациями Шофмана Л. А. и формулой (I).

Приращение нормальных растягивающих напряжений Аа^ в сечении р «0, вызванное трением по матричной кромке, определяется интегральной разностью нормальных окружных напряжений а1" и во входном {р = <рх) и выходном (ф - 0) сечениях. Величина приращения напряжений, вызываемых непосредственно изгибом по матричной кромке Лсты, определяется по равенству их работы и работы изгибающего момента, определяемого разностью моммггов, создаваемых окружными нормальными напряжениями о™ и а1" и условной растягивающей силой. Увеличение нанряжений от енрямления учитывается удвоением величины Лам.

Определение значений искомых напряжений и радиусов для участка заготовки, изгибаемому по радиусной кромке пуансона (третья зона деформирования), осуществляется аналогично, однако, при .этом учитывается отсутствие касательных нанряжений на границе контакта материала и пуансона и равенство величины средних напряжений, действующих тга входе на радиусную кромку пуансона, сумме напряжений, действующих со стороны ф7пнц& и матричной кромки.

В частных случаях, когда нейтралом« поверхность соответствующего изгибаемого участка заготовки выходит на поверхность инструмента, приводимые выше зависимости несколько изменяются, ио методика их определения остается прежней.

Величина максимальных растягивающих напряжений О^*",

действующих в опасном сечении вытягиваемой заютовки, определяется как сумма напряжений, вызываемых деформацией фланка, трением под прижимом и на матричной кромке, деформацией изгиба по радиусным кромкам матрицы и пуансона Л<т„:

аШ1 = ашг + + 2Ааы + 2 Лег,/,

Особенности штамповки на прессах-автоматах при расчетах учитываются за счет изменения мссгного коэффициента вытяжки, оп редел немого величиной смещения центра заготовки <rniocmcm.no оси матрицы.

С ус.«мо оценки адекватности результатов расчетов но предложенной модели ишестным данном определялись предельные коэффициенты; КЦТИЖКИ ПСрВОГО перехода в соответствии с условием прочности опасного ссчении ст,*"1 $ [<г], величина предельно допустимых напряжений [а] определилась Как

М - , ^ . (2)

1 - (с, '

ГДЭ Оа , у, - временное сопри гипленне и относительное равномерное судснпс материала заготовки.

Сравнение полученных результатов с известными литературными рскомендяккики и теоретическими данными показало их хорошее совпадение на веем диапазоне отшкигслышх толщин от 0.15 до 2.00 с учетом необх^идаго зашеа, обусловленного гарантированным отсутствнсм разрушений и локальных чрезмерных утнений в процессе деформиршишия.

При разрабиггхс модели наступления разрушения материала заготовки »13 нервом пкпшном переходе з акггкстствми с кр!ггерием предельной раГмтш максимальных растя тшшнцих напряжений использов&лиа елсдующяг допущение И Иоя<«гсш1я; материал запггопки однороден Изотропен, несжимаем, кеетч ишетиче н; кривая упрочнен«! «цтрокепшфуется шргастгсм (I); величина максимальных растяшаающи Напряжений гт,*"5, действую»»« в опасном ссченкн, определяется ш реб«4еачациам Полога Е. Л.

Рвзрутсиг/с е соотастсшш с пркнатьш крзпгрягм настуцьет в случа 1траалваии рьСкт» растягкзающих напряжений н

ютксштост» «здагмгкнт деформшкй в «»сном оечегшл А, пределы* йолуспйкй сеяичаны : М) ь' 4,. Белячши на основали

допущения о характере кривой упрочнения оценивается выражением;

где [е,]^ - предельное значение интенсивности накопленных дс<}юрмаций при испытании на растяжение: [е, = 1п(1 / 1 - >//); ^-полное относительное сужение материала эаютовки.

Работа максимальных растягивающих напряжений Д, рассчитывается по зависимости:

Д, =

о

где е„ - интенсивность накопленных деформаций в опасном сечении.

Величина е0 определялась по результатам совместного решения уравнения связи между скоростями деформаций и напряжениями для плоского НС и условия пластичности, при этом принималось, что величины напряжений ¿г, и (Т) постоянна и равны гтг, а значение усилия прижима 12 определяется но величине давления прижима, принимаемого в долях от напряжения текучести гт,: <2 = «^(Л'~ (Я + гтУ)<Тх. Окончательное выражение, определяющее величину е„, имеет вид:

где а, Ь, в - коэффициенты:

а = схр(м:Ъ).

Ь « 2а д + + +

** 2гп + х,

_ , & + Л , 2 <9 = 1п "•--- +А--, а

р, - коэффициент трения по фланцу заготовки;

- радиус вытягиваемой детали. При расчете напряжений текучести в зависимости, определяющей сг,1"1, по выражению (I) средняя по фланцу интенсивность накопленных

деформаций определяется формулой = 0.51 + 1п -¿ — ¡г )• Расчет в

I л + Л,)

соответствии с приведенными ' выше зависимостями осуществляется численными методами: задаются к<алые величины перемещений внешнего края фланца. Для которых из условия постоянства площади поверхности заготовки по средней линии вычисляются значения хода пуансона, далее определяются величины интенсивности накопленных деформаций, радиальные напряжения и их работа. Достаточно малый шаг изменения внешнею диаметра обеспечивает точное определение хода пуансона, при котором наступает разрушение по принятому условию.

Сравнение результатов расчетов предельных глубин вытяжки первого перехода, проведенных на основании предложенной модели, выявило хорошее их совпадение с известными литературными рекомендациями. Сопоставление расчетов предельных глубин с результатами проводившихся экспериментов но вытяжке показало полное совпадение указанных данных в случаях, когда разрушение заготовки происходило при ходе пуансона, не превышающем 15-20% критической величины, равной сумме радиусов скруглсний матрицы, пуансона и толщины материала, в случаях наступления разрушения при большем ходе пуансона, различие между экспериментальными и расчетными данными составляло 3.5-10%.

В третьей главе- предложен» вероятностная модель оценки надежности ТП много) юрех одной глубокой вытяжки цилиндрических и коробчатых изделий без утонения при штЦмповке на универсальном оборудовании и ЛГ1А, а также приведены результаты экспериментальных исследований первого вытяжного перехода и методика анализа основных характеристик силового режима данной операции как случайного процесса, позволяющая по известным его статистическим параметрам прогнозировать отклонения от налаженного режима работы.

Под надежностью понималась вероятность отсутствия технологических отказов, вызванных разрушением или локальным чрезмерным утонением в опасном сечении вытягиваемой заготовки, другие виды отказов при этом не рассматривались. Предполагалось, что данные типы отказов на каждом .¡-ом переходе возникают в результате превышения максимальными растягивающими напряжениями о*", действующими в опасном сечении, предельно допустимой величины Напряжения в опасном сечении

определялись в соответствии с рекомендациями Шофмана Л. А., а предельная их величина - по формуле (2). Функции, определяющие

указанные напряжения, рассматривались как функции случайных аргументов, в качестве которых выступают тс параметры ТП процесса, которые входят в данные формулы, при этом предполагалось, что сами параметры некорредированы между собой.

Анализ влияния каждого отдельного параметра и его отклонения осуществлялся на основе предположения о том, что распределение указанных функций подчиняется нормальному закону и влияние других параметров процесса на величину надежности пренебрежимо мало. При оценке влияния одновременно всех параметров процесса, заложенных в модель, принимали, что распределение величин соотестсгвующих напряжений подчиняется закону равной вероятности. Надежность ТП в целом в соответствии с имеющимися рекомендациями определялась произведением величин кцдежностсй входящих в него отдельных операций.

Такие особенности пггамновки на ЛИЛ, как меньшая точность позиционирования здпггонок и полуфабрикатов, перекос инструмента и т. п., при оценке надежт>сги по условию «тсуге пшя разрушения и локального чрезмерною угонения учитывались за счет вариации значений коэффициента вытяжки, диаметра и относительной толщины заиповки. При оценке надежности вытяжки деталей коробчатой формы величины максимальных напряжений в опасном сечении определялись с учетом влияния касательных напряжений на основании методики Попова Е. Л.

В результате проведенных расчетов было выявлено, что на изменение величины надежности вытяжных переходов влияют не только значения параметров ТИ и их разброс, но и сам уровень надежности: чем менее надежен процесс, тем меньшее во'У1Сйстние приводит к большему изменению его надежности. Графики, характеризующие надежность вытяжных переходов с первого по четвертый для относительных толщин от 0.3 до 1.5 в зависимости от величины коэффициентов вытяжки (т,,..., т4), представлены на рис. 2., кривые 1 соответствуют ip, - 0.12, а кривые 2 -\)>t = 0.25. Общие условия расчетов: диаметр заготовки Dt - 100i 0.2 мм, /7„. 340 Mlla, // 0.1, радиусы скруглсиия кромок пуансона и матрицы соответственно r„ 6j,, rfi-~ rn ^ As^, rFi - 3.<i. - Si,, • гыг - r^ - 4.$,, ты, ~ б1„, коэффициенты вариации механических свойств 5%, вытяжка производится с прижимом. Сравнение коэффициентов "надежной" вытяжки (вероятность отсутствия отказа не ниже 99.90%), определенных для (•Ч / А,) 100 0.3« 1.5, с известными рекомендациями по штамповке на универсальном оборудовании (рис. 2.) и прессах-автоматах показало их хорошее совпадение. Разность между коэффициентами вьгтяжхи.

соответствующими уровням вероятности 99.90% и 99.999% практически не зависит от относитслыюй толщины материала и вытяжного перехода и составляет 0.02.

Эксперименты по глубокой вытяжке цилиндрических и коробчатых изделий проводились на однокривошипном открытом прессе К-232А усилием 160 кН. Для осуществления жесткого прижима фланца заготовки, усилие которого создавалось перед вытяжкой, после установки заготовки в штамп, путем затяжки регулировочных гаек, использовались рамка и прижимное кольцо. В процессе деформирования измерялись усилие вытяжки, усилие прижима и ход ползуна, для записи которых использовались шлейфовый осциллограф Н-145 с усилителем "Топаз-3". Характеристики механических свойств штампуемых материалов (сталь ОЯкп, сплав АМцН, Л63, 08Х18Н10 к Х20Н80) определялись по результатам испытаний на одноосное растяжение.

По результатам обработки опытных данных по силовому режиму вытяжки на основании предложенной методики показано, что при наступлении технологических отказов, связанных, в частности, с разрушением полуфабрикатов И штамповкой заготовок из материала, отличного от применяемого, с! момента возникновения отклонений от налаженной работы происходит изменение характера поведения статистических характеристик Усилий вытяжки и прижима. Появление отказов сказывается на характере поведения рассматриваемых усилий и (или) на увеличении диапазонов их изменения, что приводит, например, к расширению областей, соответствующих коэффициентам корреляции 0.801.00, на изображениях автокорреляционных функций, к исчезновению зон корреляции с коэффициентами более 0.2-0.4 по абсолютной величине на графиках соответствующих кросскоррсляционных функций, повышению в 10 и более раз коэффициента вариации, увеличению среднеквадратичного атклоисты, смещению графика коэффициента относительной асимметрии в область положительных или отрицательных значений в зависимости от характера происходящих изменений и т. п. Использование предложенной методики вследствие малых временных затрат (менее 0.5 мин) на проведение необходимых расчетов позволяет осуществить оперативный контроль отлаженносги ТП.

Р четвертой гла^ содержатся результаты исследований надежности ТП листовой штамповки изделий цилиндрической ("маслоуловитель переднего тормоза") и коробчатой ("картер масляный") форм, изготавливаемых преимущественно вытяжкой на Л ПА, проведенные в условиях

производства па ЛМО "ЗиЛ".

Описана методика выявления и учета характерных видов технологических отказов и причин, их вызывающих. Приведены данные по имевшим место отказам, характеристики механических свойств штампуемых металлов, значения * других параметров Til, а также результаты их статистической обработки. Показано, что распределение количества суммарных технолошческих отказов и отказов, связанных со сменой материала, при нггамнонке "картера масляного" удовлетворительно описывается законом Пуассона. Осуществлена 1>брабо|ка данных по величинам характеристик механических свойств и толщинам штампуемых материалов но мере производства как стационарных случайных процессов. Определены диапазоны бе»опасного изменения основных параметров ТП (глубина вытяжки, усилие прижима, условия смазки) и мероприятия по предотвращению возникновения основных видов гехнолощческих отказов.

Результаты расчетов надежности, проведенные в соответствии с моделью, описанной н третьей главе, хорошо согласуются с данными, полученными в наблюдениях.

ОБЩИК ВЫВОДЫ.

1. Анализ литературных и промышленных данных показал важность проблемы повышения надежности мно/чапереходной штамповки-вытяжки без утонения на ЛИЛ и связи с их широким распространением в промышленное™ и критичностью данной операции. При этом одной из важных задач решения данной проблемы является задача разработки математических моделей, позволяющих имитировать процессы де((юрмиронания и наступления технологических отказов, в первую очередь, ра (рушения штопки, н зависимости ог характеристик параметров ТП (leoMcipnn и vic iiní и технологических условий обработки).

2. Предложенная модель иииба материала заготовки по радиусным кромкам инструмента (матрицы и пуансона) позволяет уточнить оценку уровня растягивающих напряжений, действующих в опасном сечении, она отличается тем, что лс'(к>рм.чция соответствующих участков заготопки представляется как поперечный HiiHfi широкой криволинейной полосы с растяжением, а также учитывает условия трения и упрочнение материала на нредшеетн) ющих лапах деформирования. Сравнение предельных ко »«¡»фипне-нюв перкою вытяжного перехода, соответствующих известным опь/тно-промишленным данным, с величинами, подученными и результате расчетов по пред1тленной модели. показшмег их хорошее совладелис.

? Га «рэСчтанная маки наступления тешолотчсских отказов,

вызванных разрушением ии отопки по опасному сечению на первом втяжном переходе по критерию предельной работы максимальных растягивающих напряжений, позволяет повысить точность прошозирования момента наступления отказов данною вида и использовать для этою результаты стандартных механических испытаний. Результаты проведенных расчетов предельных параметров вытяжки удовлетворительно совпадают с известными рекомендациями но безопасным для разрушения режимам операции. Сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными по предельным глубинам вытяжки до разрушения показало их полное совпадение для стали 08кн при относительных толщинах заготовки 1.2-1.5 и дня АМцН при относительной толщине 0.8, во всех указанных случаях разрушение происходило либо до, либо сразу после прохождения пуансоном критического пути. При вытяжке Л63 (относительные толщины 0.63-0.73) и Х20Н80 (относительная толщина 0,85) наблюдалось расхождение 3.5-5.5% и 10.0% соответственно, что вполне удовлетворяет требованиям точности инженерных расчетов. Наилучшее совпадение результатов происходит при ходе пуансона, не превышающем критического на 15-20%.

4. Предложенная вероятностная модель наступления технологических отхазов, вызванных разрушением или чрезмерным утонением стенки заготовки в опасном сечении при одно- и многопереходной вытяжке цилиндрических и коробчатых изделий как на универсальном оборудовании, так и на ЛПА, позволяет повысить эффективность тсхноло1-ичсской подготовки производства клдслий вытяжкой, благодаря учету влияния таких факторов, как разброс характеристик механических свойств, колебание усилия прижима, изменение условий трения и т. п., определяющих условия проведении ТП. В результате проведенных расчетов и сравнения их с известными рекомендациями определены величины безопасных коэффициентов вытяжки, отвечающих заданным уровням надежности ТП в диапазоне относительных толщин от 0.3 до 1.5. Определено влияние случайных факторов, связанных с неточностью позиционирования заготовок при штамповке на ЛПА, на надежность соответствующих вытяжных переходов.

5. Предложенная методика анализа силового режима первого перехода вытяжки без утонении как случайного процесса, дает возможность по результатам их статистической обработки, в частности, по известным корреляционным функциям и их спектральный плотностям прогнозировать возможные 1Уплонсн}1я ТП от налаженного режима работы. Приведенные

примеры поведения соответствующих функций, характеризующих особенности силоього режима, в случаях наступления огказов, вызванных разрушением затгонок в процессе деформирования и применением материала, отличною от иггамнуемого по механическим свойствам, свидетельствуют о наличии общих закономерностей в их поведении.

6. Проведенные исследования надежности мноюпереходной штамповки цилиндрических и коробчатых изделий на ЛИЛ в условиях AMO "ЗиЛ" показали, что основными источниками возникновения технолотческих отказов, связанных с разрушением а зоне опасного сечения, складкообразованием во фланце и дефектами <х)х>рмления поверхностей полуфабрикатов, составляющих более 44% от общего количества отказов, являются поточность позиционирования заготовок, ухудшение условий трения, нестабильность величин усилия прижима и характеристик технологической пластичности материала. Технологические мероприятия, разработанные в процесс* исследований, позволяют снизить время проведения наладочных рнГип и количество отказов, возникающих при jtom, за счет более быстрою обнаружения вызывающих их причин. Показано, чго разность между величинами надежности (вероятностями отсутствия рассматриваемых видов отказов), полученными по предложенным моделям и производственным данным, не превышает 3%.

Освоено« солгркмм диесгртацик оиуСлгкомно ■ pi6or>*:

(.Шляхин Л. Н. Анади! силовою режима листовой вытяжки без утонения с жсс-гким прижимом как случайного процесса Ц Кутнсчно-штамповочное производство. 1994. № ). С. 1Н-19.

2. Шляхин А. Н. Опенка надежности операций глубокой вытяжки без утонения // В кн.. Проблемы автоматизации и технологи в машиностроении. Сб. тезисов докладов международной научно-технической конференции. - Рубцовск. РИИ. 1994. - с. 280-2К1.

3 Шляхин А. Н. Протоаироялнис разрушения материала при вытяжке цилиндрических деталей без утонения // Вести* машиностроения. 1995. Nfe 5. С. 35-37.

4. Шляхин А. Н. Оценка надежности технологических процессов глубокой вытяжки осссимыстричных цилиндрических деталей без утонения Ц Вестник машимостроешм. 1995. М 4. С. 33-36.

5. Шляхин Л. Н. Расчет напряжений в опасном ссчеиин при вытяжке цктицлрических деталей без утонения // Кушсшо-цламповочиое производство 1995. ,4 6. С «-1!.

Расчетная схема изгиба участка заготовки по матричной кромке.

Надежность вытяжных переходов.

Рис. 2.