автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Исследование и разработка технологических процессов штамповки зубчатых деталей поперечным выдавливанием

ргз од

2 9 ДПР 1398

На правах рукописи

КАТНКОВА ЕВГЕНИЯ ВАСИЛЬЕВНА

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПЕХНОЛОГИЧЕСШ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ ЗУБЧАТЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОПЕРЕЧНЫМ ВЫДАВЛИВАНИЕМ

Сяелиалъность 05.05.05 - Процессы и маетны обработки

давление«

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1996

м

Работа выполнена в Московском государственной техническом университета им. Н.Э.Баумана

Научный руководитель - профессор Кондратенко В.Г.

Научный консультант - доктор технических наук Абдуллаев Ф.С.

Официальные оппоненты« доктор технических наук, профессор Алсюш С.А.

. кандидат' технических наук Илинич М.А.

Ведужая организация: НПП "Темп"

Зажита состоится с^г^ 1996 г.. в _час.

на заседании диссертационного Совета К 053.15.13. при

МГТУ им. Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманская

ул. д.5.

Ваз отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим присылать по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманская ул. д.5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ ш. Н.Э.Баумана.

Автореферат разослан "_"_ 1996 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ СОВЕТА к .т.н., доцент

Шубин И.Н.

Подп. к печати'//.Й^Объем I п.л. Типография МГТУ им. Н.Э.Баумана

Зак/^'Тир. Ю0 экз.

ОШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. В'станкостроении, автомобильной, тракторной и инструментальной промышленности широко применяют летали типа колец и втулок с наружным рабочим профилем (зубчатые колеса, . звездочки, фасонные втулки, полые ялицевне втулки, насадки,' фрезы, развертки и т.д.), которые все' еке изготавливают резанием из проката или итампованкой заготовки с низки коэффициентом использования материала. Процесс производства заготовки под механическую обработку связан с «ногопереходной штамповкой, обуславливающими значительные отходы металла и знергети- . ческме затраты. Трудоемкость процесса зубообрабогхи резанием составляет 40-60% всей трудоемкости получения колес. Значительное снижение этих затрат может быть достигнуто путем формообразования колес с зубьями методами обработки давлением. Среди ник иироко известным является способ накатки. Однако накатной инструмент требует многократной корректировки профиля, что приводит к снижению эффективности процесса. В последнее время среди технологий формообразования внешнего профиля деталей, значительное место стали занимать техпроцессы, ' основанные на прямом и обратном выдавливании. 'Экономия металла при ит&мповке нестёрен с зубьями (ИЗ) и связанное с этим уменьшение объема механообработки делает процесс штамповки этих изделия в закрытых 'ягтангах перспективным. Определить целесообразность применения этого процесса можно только с учетом стойкости инструмент а-мтампа, которая зависит' отконтакткого трения, температурных условия штамповки и в значительной степени от величины удельной деформирующей усилы. Появление и развитие новых методов изготовления инструмента, таких как выдавливание и литье > позволяет уменьшить расходы металла на итамповуо оснастку и, тем самым, расяиритьсовпасть целесообразного примени- ля радиального выдавливания деталек с зубьями. Широкое использование этих процессов з промышленности сдерживает ряд причин. К их числу относят отсутствие надежных рекомендация по проектировании. вклйчаадих методику расчета энергосиловых параметров процесса, учитывающую особенности течения металла при заполнении . полостей ступицы и зубьев различного профиля. В связи с этим исследование технологического процесса атамповки радиальным выдавливанием поковок с зубьями является актуальной задачей.

Цель и задачи работы. Цель работы - разработка методики проектирования технологических процессов штамповки б

закрытых штатах поперечным выдавливанием деталей типа зубчатых колес."

Для достижения поставленной цели необходимо рекить следующие задачи:

1. Изучение закономерностей течения металла при штамповке в закрытых штампах поперечным выдавливанием деталей типа зубчатых колес.

2. Теоретическое исследование напряженного состояния в различных зонах очага пластической деформации в процессе итамповки деталей типа зубчатых колес.

3."йкспесиментальные исследования для оценки достоверности и надежности предложенной математической модели и анализ влияния

• размеров деталей на энергосиловые параметры процесса штамповки.

4. Разработка методики проектировакхя технологического процесса итамповки деталей типа' зубчатых колес.

5. Опытное опробование разработанного технологического процесса в промышленности и методики его проектирования в технологической практике.

Научная новизна.Разработана научно-обоснованная методика расчета'1 энергосиловых параметров процесса радиального выдавливания деталей типа шестерен с зубьями.

На основе метода верхней оценки предложена схематизация процесса выдавливания и аналитические соотношения, для расчета энергосиловфх параметров на всех стадиях процесса с учетом формы профиля выдавливаемых зубьев.

Получены теоретические и экспериментальные зависимости энергосиловых параметров процесса от соотношений размеров выдавливаемых поковок.

Автор занижает:

- математические модели процесса формоизменения заготовки при радиальном выдавливании деталей типа шестерен с зубьями на различных этапах деформирования;

- результаты экспериментальных и теоретических исследования, • позволившие установить влияние соотношении размеров поковки на энергосиловце параметры процесса и деформированное состояние заготовки;

- метрдику проектирования технологического процесса выдавливания деталей с зубьями различного профиля, '

Практическая ценность. Предложенная методика дает возмож-

2 •

кость производить выбор технологического оборудования по усилию и работе деформации для штамповки поковок типа цилиндрических деталей с зубьями различного профиля.

. Разработанная методика проектирования, представленная в виде совокупности программ на языке Фортран и реализованная на персональных компьютерах, позволяет проектировать малоотходные технологические процессы выдавливания деталей с зубьяни, жтам-- повую оснастку для их изготовления и давать рекомендации для вновь проектируемого кузнечно-прессового обрудования - прессов двойного действия.

Достоверность результатов, полученных в ходе теоретических исследований подтверждена использованием фундаментальных исходных уравнений, сходимостью расчетных и экспериментальных данных Ь пределах 20%. Экспериментальные данные получены с использованием современных приборов и средств измерений.

Использование результатов. разработанная методика проектирования была использована в технологической практике НИИТАВ-Т0ПР0М, А0"БЕЦЕМА", Узбекского металлургического комбината.

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на научных семинарах кафедры Обработки металлов' давлением Ташкентского государственного технического университета в 1992,1995г.г., на Республиканских научно- технических конференциях "Проблемные вопросы развития и повышение эффективности внедрения автоматических производственных комплексов с разной степенью технологической гибкости (г.Таикент, 1989г.>, "Проблемные вопросы создания и внедрения экологически'чистых технологий на предприятиях машиностроения республики Узбекистан" (г.Ташкент,1992г.),Межвузовской научно-теоретической конференции молодых ученых и преподавателей (г. Ташкент, 198?).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано А печатных работы.

Структура и объем работы.Диссертация изложена на 122 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех разделов, общи выводов, списка литературы и приложения, содержит 42 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 106 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована ее целй, научная новизна, практическая значимость и положения, выносимые на зажиту.

В первом разделе приведены суцествуюкие конструкции зубчатых деталей с фланцем и различные профили зубьев. Изложен обзор существующих методов изготовления зубчатых деталей. Традиционным являетря способ горячей штамповки полуфабрикатов зубчатых. колес без зубьев с лоследуюкей их нарезкой ыеханообработкои. Существенными недостатками этого метода являются больмие отходы металла и перерезание волокон в материале на контактной поверхности зуба. Рассмотрены работы, посвященные изготовлению зубчатых колес методами накатки. Распространенными дефектами при - горячек накатке зубчатых колес являится образование гребеяков на торцах и^верамнах зубьев шестерен, закаты. Точность размеров зубчатых колес, изготавливаемых горячей накаткой заметно ниже по сравнению с горячей жтанповкой.

Сознание технологически процессов и разработка инструмента для штамповки шестерен с зубьям* отражена в работах Алифа-нова A.B.Вахтера A.A., Кондратенко В.Г., Меркина G.A., Овчин-.никова А.Г., Орлова A.B., Савельева A.B., Согриийна Ю.П., Федорова Л.И., Чешиева А.П. и других авторов. Широкое распространение получил разработанный сотрудниками'НИИТАВТОПРОМа способ изготовления инструмента для штамповки зубчатых колес лить-еи в корковые формы.

Кратко рассмотрены методы теоретического анализа процессов объемной жтанповки. К и>: числу следует отнести -инженерный • метод, метод линий скольжения, метод верхней одежи, ыатод конечных элементов. Теоретическому анализу процессов радиального выдавливания поевяеени работы Абдуллаева Ф.С., Алиева И.О., Блинова U.В., Быкова И.А., Григоренко A.C., Илинича М.А., Кондратенко В.Г..Овчинкикоза А.Г., Полякова И.С., Цхондия А.Г. и ряда других специалистов. Теоретическому анализу процессов выдавливания поковок типа.шестерен с зубьями посвяжено крайне .ограниченное число работ, к которым относятся труды Григоренко A.C. с соавторами, в которых задачу решали методом верхней оценки. Однако в этих работах отсутствует учет формы профиля выдавливаемых зубьев, учет деформаций материала в области его затекания в зубья и течение металла рассмотрено лииь для конечного момента деформирования, что дает информацию лишь о максимальной деформируюжей силеи не позволяет определить работу -деформации, а значит и расчитать ыоимость привода используемого оборудования. • .

Приведен обзор методов экспериментального определения де-

формированного состояния заготовки, силовых и кинематических параметров процесса. Для анализа фориоизменёния заготовок приняты метода сеток, метод анализа течения по макроструктуре и метод фоторегистрации. Для регистрации силовых параметров наиболее предпочтительным является метод тензометрирования. Сформулированы задачи исследования.

Во втором разделе изложена методика проведения теоретических и экспериментальных исследований. Предложена схематизация процесса радиального выдавливания цилиндрических деталей с йу-бьями на четыре этапа: I) осаживание заготовки (свободного и стесненного); 2) радиального выдавливания металла ¿ кольцевую щель, пока наружный диаметр фланца не станет равным диаметру впадин зубчатого колеса (диаметру выступов матрицы); 3) заполнение полостей зубьев и частичного дозаполнения Верхнего угла фланца;-4) доитамповка, заключавшаяся в дозаполнении углов фланца и зубьев. В качестве основного метода теоретического анализа принят метод верхней оценки." Изложены фундаментальные основы метода. При анализе принимали следующие допущения: материал заготовки в условиях горячей деформации идеальный жестко-пластический; касательные напряжения на контактных поверхностях постоянными и"пропорциональными напряжению текучести, а на поверхностях разрыва скоростей течения равными 0,5 в .

Описана методика изучения формоизменения заготовок на основе метода сеток. Его применяли на заключительных этапах процесса изготовления-зубчатых колес. Для этого использовали составные образцы (поверхность разъема включала ось заготовки), которые в процессе деформирования устанавливали так, что поверхность разделения совпадала с осью зуба или серединой образующей впадинй. Сетки, нанесенные на исходном образце и полученные в процессе деформации , регистрировали фоторгафированием,.

Метод макрострукту'рных исследовании использовали только для определения зон раздела течения в плоскости под зуб. и оценки неравномерности течения по высоте образующегося бурта, изменение формы профиля- заготовки в процессе выдавливания в кольцевую цель, регистрировали фотосъемкой. Для проведения экспериментального исследования была спроектирована нтамповая оснастка, которая состояла из двух полуматриц, имеющее запорное устройство в виде 3-х динамометрических винтов, расположенных под 120°. В нижнюю полуматрицу на проставку устанавливали сменные. матрицы, которые позволяли изменять высоту, модуль, коли-

5

честно зубьев и диаметр зубчатого колеса. Пуансон, перемежаясь в верхней полуматрице, выдавливал металл в полость образованную рабочее матрицей. Для регистрации дефорнируюжей силы ата-мповки использовали ыесдозу. Материал заготовок для исследуемого процесса свинец С1 и отожженный алюминий АД-1.-

В третьем разделе выполнен теоретически! анализ процесса радиального выдавливания, деталей типа жестерен с зубьями. Этап .осаживания заготовки вносит небольжой вклад в энергетику процесса деформирования, поэтому при его рассмотрении ограничились . использованием известных формул для расчета деформируюжей силы открытой и стесненной осадки. Анализ последуюжих этапов ктанповки проводили на основе метода верхней оценки. Расчетная схема для этапа свободного радиального выдавливания металла в кольцевую юль показана на рис.1. Зоны I * IV считали жесткими. В зоне и

ов=о0, ар-0; в зоне IV: ов=ор=о. Для зон II и III принимали следуюжие поля скоростей:

Зона II. ох = -0о * где н2 = ьо+ р .

Из условия несжимаемости

V ч^* Ьг-Ъ-ТГ(1 ]•"- "ТГ' '

а =(В | 0,03 * 0,6 - 0,42>| при 0,42 5 < °.72 '

а = 0,18В ПРИ -§- * 0,72

Зона ш. ор = где ^ - в- <р - в,,).

Из условия несжимаемости К* с в-ь^с й.-Нц. и

0_= -0„-я— --г--п •

*•• 02 ГВ(Вт-р)-Ъ1(В1|-р)Гр компоненты- тензора скоростей деформация вычисляли подстановкой выражений для проекций скоростей в соотножения Кожи. Интенсивность скоростей деформаций для получения рёжения в упроженном виде выражали в виде

ч * = 1,11*I .

шах

Можность пластической деформации записывали в виде интеграла

6 '.". ' :.'..•■ ■■ • .г'

№ ■ '

Рис?1. Схема процесса на стадии

свободного поперечного выдавливания

а Г<

Д »3

в зоне и 2*

(С> Г Г"Г° а (а+Ь+Вр) " „

»2 = °а I | | Тгфг- ^^ й

в зоне ш

(с) . , 2 «з 3 .

Мощность касательных напряжения для разрыва скоростей [и] на

поверхности б

«сдв= Ь10*18 •

5

Между зонами I и II эта мощность равна

(с) а2н? / (В-Ь '15 г в2-^ ь в ь 1

«12 =жвВ°о 7~73 [ТаТа+Ж) +~аТа+ТГГ 7!Г ]' Между гонами и и IV

(с) ч Г 1 1

«24 г -вв°оВ2 55" + - 2 + '1 1п тЧ •

Между зонами и и ш (с) г (в-ь.ж,.

Л • Н II I «АН _ _±_

«23 = я<1аил( *+В - - а ( +1 )1п (14 -1-х] .

Мокноеть сил контактного трения находили в виде ит = (">8|шМБ •

в

Именуя для удобства матрицу зоной V, выражения для ножностей трения в зонах I и ш записывали в виде

(с) (с) ' ? Г в_ -Я, 1 ь.

«15 »24«;. ВЛД. •« «35 = { ^ Л ] 1п -Г-

• Суммарную мощность и усилие деформирования для этого этапа находили по формулам '

« = «(С)/Оо •

Анализ этапа заполнения, металлом полостей зубьев. Первоначаль-

но рассмотрим заполнение «лицевых зубьев. Расчетная схема для него показана на рис.2. За исключением зоны п, соотношения для которой заимствуем из предыдущего этапа, для остальных зон примем схему плоской деформации о. Из условия неразрывности получили»

Зона m д2

. • V °о • -

Зона IV

Vb »dU

V — • ГЕе "в = °о 8рв g sin Ч) ft . • -«»«ggg, Зоны v и vi считали жесткими. В зоне v ор-0 .

Зона vi а = и-j—тЗ- = const .

о 42 ль ,

Далее получили'« Зона ш

®Н 2

i!":2m В f 2//5 U "" * р dp = 2*//3 с.О R,2ln ^ . 3 а J о 2Вр а о "М R „

Зона IV

J

2р 7 В dp = 4//з~" do U-p-ln

«к V - «к - - «„»>в ^^

ро

Мощность сдвига между зонами IV и V рв

"Й* = ] *» в ар = 0врвв 1п ТГ •

ро

Мощность трения по торцевым поверхностям зоны IV и поверхностям шлицев - ' ,

Суммарную мощность на этом этапе находили, складывая-полученные выражения мощностей с учетом количества жлицев. Для случая эвольвентных, либо трапецеидальных зубьев мощность пластической деформации в зоне VI (сн.рис.2) отлична от нуля. Задачу ее определения рассматривали в общей постановке, представляя криволинейный профиль полости зуба совокупностью отрезков прямых (см.рис.3). При анализе использовали подход Б.Авицура с соавтот рани для пластического течения между двумя наклонными плоскостями и рассматривали одну половину зуба. Для каждой зоны (к+Ц)

9

рис.З. Выбор полярной системы координат | в плоскости зуба ' . ~

К

>Г

"' •' л>

¥

ш

■77777777,

\

К»

. 1

II

(2

" У/ :

Рис.4. Схема процесса на этапе поштамповки-

г

г

I

.о

между точками профиля с номерами к, к+I принимали следующее поле скоростей '

°р = соя» •

где о*- скорость в направлении р при у - О при р • рк. которую находили из условия постоянства расхода металла, выдавливаемого пуансоном и.затекамего в полости зубьев

у. Р2 '

V 8* врк»щвк+1/2 V

Мояность пластической деформаций в зоне к-» 1/2

*К+1/2_

WK+l/2=2//^ae В «£ РК<-ftj J - 3.4 »in2* d9 ,

- ' ■ о

Интеграл вычисляли численно методом трапеций.

Нояность пластического деформирования находили суммированием

»Ktl/2ro всем зонам. .

Нояность сдвига между зонами , как и выяе вычисляли

через интеграл разрыва скорости по поверхности их раздела. Указанный разрыв находили, считая, что абсолютное значение скорости Dp непрерывно на границе, однако происходит изменение его' направления вследствие отличия центров кривизны соседних-зон.

Разрыв скорости на границе можно представить в следующем виде ■» -»(к) -»(к)

А0= °К*1/2- °К-1/2

Его абсолютное значение выразили соотнояением

IД0К1 = I и* I ЛсоВ\+н~соВ\_ч) 2+< еов^цвЬ^-сов^а Ш^)2

Интеграл разрыва скорости по поверхности раздела соседних зон находили численно методом трапеций. Полную нояность сдвига между зонами находили суммированием их по всем поверхностям. Нояность трения по боковой и торцевой поверхности вычисляли сле-луюяим образом

"тр.бок.= 0Лсо^к+1/21п -р^Г '

К-1 *

Суммируя полученные выражения мояностея пластической деформации, сдвига и трения и удваивая полученный результат (т.к. при анализе рассматривали половину зуба), им заменяли величину

II

о

м68>* Рассматриваемую при заполнении жлидев.

Этап дожтамповки схематизировали осесимметричным течением прямой фаски в угол, как это показано на рис.4. Угол наклона Фаски к оси р считали неизменным в процессе дожтамповкии и равным его величине в конце этапа свободного радиального выдавливания. Скорость движения фаски в точке А находили из условия равенства расходов металла

п - .

Поле скоростей записывали в следуюяем виде Зона I. о ; иг= -ио .

Зона и. «г= - оо4- . ор=оо-б- (ь - ш ( 1 + )). Зона их. н? .

V °о-2$г/» V0

Зона IV. ,. ... г СН -Р) . „ _ „ г. 'р ~У

V °г "I 5 V агЬа* В - г .«(В -Нф) •

Интенсивности скоростей деформаций и ножноеги пластической деформации для соответствую«)« зон загасали следу шиш образом: В зоне и о и (д) '

*2 • V* 1 I 1'Шо !Г4ьГ р ф = -8°окм '

о о °

В зоне III (д) *ФВ „2 .

\ °

В зоне IV выбор максимальной деформации представляется не столь однозначным'. Поэтому сочли целесообразным использовать общее . выражение для интенсивности скоростей деформаций. Для простоты в него вместо выражений компонент тензора скоростей деформаций их средние значения, полагая г = в/г, р - в - г/г. тогда мощность пластической деформации определили в виде

и{я> = .где\у4 = «гг^сгЕ -г)в - (в-г/з)г г«и>| .

:ть сдвига между сответствуюними зонами •

12 50 I V) (В - Ъ )2

(В -Ъо)НМ . ЬоКМВ 1п В + . ■ --- ---—т— 4 л К.,

(В -Ь1 Ьо . ° М

12 0

н2

сб ■ 50 (в -ь >2

О

в п в

о

Можность сдвига между зонами П1 и IV равна нулю, "поскольку отсутствует разрыв скорости на границе ^^о.

Мощность сил хонтазггного трения между соответствушти зонами заготовки и «атрицен (обозначим ее зоной VI)

00 ' '

И,6 = игП (В - г .

Косность трения металла в зоне IV по нижней торцевой поверхности равна нуля псскол! у при в =о о =о.

р

Формулу для расчета распорный усилий получили путем интегрирования эпюры нормальных напряжения полученной профессором Л.И.Живовым, по кольцевой поверхности фланца.

. В работе предложено для получения коссзубих цилиндрических колес осуществлять скручивание прямозубых путем проталкивания через скручивают» матрицу. Силу, необходимую для скручивания определяли в виде сунны усилия скручивания без трения, выражаемого через скручиващшконент из условия равенства работ, и силы трения,"которую находили, считая трение ыаксиыаль- . кым-. Момент скручивания определяли в предположении, что все ■сечение находится в пластическом состоянии. Из анализа полу--ченншс соотношений установлено, что момент скручивания зубчатого вала, отнесешшй к моменту скручивания цилиндрического вала с наружным диаметром, равным дигиетру делительной окружности, убывает с увеличением числа зубьев при Фиксированном , отношении внутреннего к наружного диаметра и возрастает с увеличением этого отношения при заданном количестве зубьев.

. В четвертом разделе к ложекы результаты экспериментальных исследований к теоретического анализа. Экспериментальные данные, полученные на промежуточных стадиях процесса, явились, основой его схематизации названными вние,этапами. Исследования очага деформации, выполненные методом сеток и методом анализа макроструктуры, позволили обоснованно разделить его на зоны и

13

( в-ь т,

'и

ь в а

о "

3

ЧГ")

1п

ТГ

Ь в,

о.М

г

принять в них кинематически возможные поля скоростей, схожие с реальной картиной течения металла. Получено, что максимальные деформации имеют место в нижней центральной части фланца. Для этапа свободного радиального выдавливания в кольцевую цель представлены результаты фоторегистрации наружного профиля по ходу процесса. Установлено, что по ходу процесса угол ч> уменьшается. ■

Теоретические и экспериментальные исследования кривой усилия по ходу показали, что на этапе свободного радиального вылавливания деформируюжая сила остается практически неизменным. С увеличением относительной высоты ступицы в/1>м в диапазоне 0,3+0,5 она снижается примерно на треть. Дальнейщее увеличение относительной высоты фланца не оказывает заметного влияния на деформирующую силу. Вклад этапа свободного радиального выдавливания в энергетику процесса определяется разностью н-йу. В исследуемом диапазоне размеров он составляет 30+40% от полной работы деформации. При радиальном выдавливании концевой части заготовки деформируюжая сила оказалась примерно на 15% ниже, чем при выдавливании средней части заготовки.

Отмечено, что на этапе заполнения полостей зубьев происходит частичное дозаполнение верхнего угла фланца. При этом рост деформируюжег силы по ходу процесса происходит практически линейно, что позволяет при проведении расчетов рассмотреть лижь конечный момент затекания металла в зуб, аппроксимировав промежуточные этапы по линейному закону.. Вклад этапа заполнения зубьев в полное усилие штамповки возрастает с увеличением степени обжатия материала в полости зуба, количества зубьев, высоты зубьев. Указанный этап вносит наибольший»вклад в энергетику процесса деформирования. В целом расхождения расчетных и'экспериментальных кривых деформирующих сил превышают 20%. Максимальная деформируюжая сила имеет место при дозаполнении верхних углов фланца и зубьев. Однако вклад этапа дожтамповки в энергетику процесса незначителен.

Изложена' методика проектирования процесса радиального выдавливания деталей типа шестерен.с зубьями. Диаметр контейнера целесообразно выбирать равным диаметру ступицы выдавливаемой вестерни. При отсутствии ступицы его следует выбирать равным диаметру ьпадин поковки, что позволяет сократить энергозатраты и уменьпить деформации заготовки. Силовые расчеты рекомендовано начинать с определения .мощности заполнения губчатого ?енца, II . . • '

а затем производить расчеты этапов осаживания, свободного радиального выдавливания. На третьем этапе, когда металл одновременно течет в полости зубьев и в верхний угол фланца, пред- • лозкено определять уровень запо~чения фланца, исходя из равенства мощностей течения металла в зубчатый венец и в угол фланца. На основании этого определяли перемещение пуансона в конце рассматриваемого этапа. Далее следует проводить расчет этапа доштамповки. При этом целесообразно ограничить процесс ветчиной фаски, соответствующей допустимому радиусу снругления угла по ГОСТ 7505-74. Описанная выше методика реализована на персональном компьютере в виде комплекса программ на алгоритмическом языке Фортран.

■ Результаты' работы в виде методики проектирования технологических процессов выдавливания деталей типа пестерей"с зубьями

использованы в технологической практике ....... .АО "БЕЦЕ-

МА", Узбекского металлургического комбината.

ОБШИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена схематизация процесса радиального вылавливания деталей типа шестерен с зубьями; разделяющая процесс на четыре этапа*, осаживание заготовки до заполнения металлом радиального зазора между начальным диаметром заготовки и диаметром контейнера матрицы; открытое-радиальное выдавливание в кольцевую, цель до контакта наружного диаметра выдавливаемого фланца с цилиндрической поверхностью выступов матрицы, соответствующей окружности впадин зубьев; заполнение полостей для оформления зубьев и частичного затекания металла в верхний угол фланца; дозаполнения верхних углов полости фланцам зубьев. На основе метода верхней оценки разработаны математические модели грех последних этапов, позволяющие с единых позиций рассматривать процессы истечения металла в шшцевые, трапецеидальные, криволинейные ( в том числе эвольвентные) зубья.

2. На этапе свободного радиального выдавливания дёформируюиая сила остается практически неизменной. С увеличением относительной высоты ступицы в/Пу в диапазоне 0,3+0,5 она снижается примерно' на треть. Дальнейшее уве'личение относительной высоты фланца не оказывает заметного влияния на деформирующую силу. Этап свободного радиального выдавливания составляет 30+40« от полной работы деформации. При радиальном, выдавливании концевой части заготовки деформирующая силапримерно на 15% ниже та-

т к

I ^

кового при выдавливании средней части заготовки.

3. На этапе заполнения полостей зубьев и частичного заполнения верхнего угла <5танца рост деформирующей силы по ходу процесса • происходит практически линейно. Вклад затекания металла в полость зубьев в усилие процесса возрастает с увеличением степени обжатия материала в полости зуба, количества зубьев, высоты зубьев. Данный этап вносит наибольший вклад в энергетику процесса деформирования. . - ■

4. Максимальное значение деформирующей сипы имеет место при дозалопненик верхних углов фланца и зубьев. Однако вклад этапа доиташювки в энергетику процесса незначителен. Максимальные деформации имеют место в нижней центральной области фланца.

5. Разработана методика проектирования технологического процесса горячего радиального выдавливания поковок типа 'шестерок ,с зубьями, пооьоляюиая с отклонениями не более 20% определить его энергосиловые параметры. 'Указанная методика используется "в j практике проектирования следующих организаций:

АО, "БЕЦЕМА", Узбекский металлургические комбинат.

Основное содержанке диссертации опубликовано ь следущих работах: ЬАбяуллаев Ф.С., Катыкова Е.В. Исследование эффективных способов штамповки труднодеформируеиых материалов // Проблемные вопросы развития и повышение эффективности'внедрения автоматических производственник' комплексов с разной степенью технологической гибкости: Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции.- Ташкент, ISS9.-C.101-102. Э.Абдуллаев Ф.С., Катыкова Е.В. Исследование процесса, итампивкя весчерен // Проблемные вопросы создания 'К внедренил экологически чистых 'технологий на предприятиях машиностроения республики Узбекистан: Тезисы докладов Республиканской научно- технической конференции.- Ташкент, 1992.-с.58-59.

3.Катыкова Е.В. Исследование технологических процессов Точной штамповки // Межвузовская научно-теоретическая конференция молодых ученых'и преподавателей: Тезисы докладов.- Таккент, 798?.- С.43-44.

4. Абдуллаев Ф.С., Катыкова Е.В.," Загидулин P.P. Обработка металлов давлением: Учебное пособие.- Ташкент:ТаиГТУ, 1993.- 50 г..