автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Исследование и разработка технологического процесса изготовления вырубных штампов совмещенного действия в условиях ГПС

г го сд ^Ч

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

к:

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИ* УНИВЕРСИТЕТ (Политехнический институт Императора Петра Великого)

На правах рукописи

Б А 3 У Н О В Евгений Львович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫРУБНЫХ ШТАМПОВ СОВМЕЩЕННОГО ДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ гпс

Специальность 05.13.07 - автоматизация технологических процессов и производств /промышленность/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ССШКТ-№тё>р<5урГ

пш

Работа выполнена на кафедре ГНС в Сашст-Петербургоком государственном техническом университете.

Научный руководитель: к. т. и. , доцент С. К Лавровский.

Официальные оппоненты:

д.т.н.,профессор Королёв В.А,

к.т.н.,профессор Миляев ОЛ.

Ведущее предприятие: АОЗТ "ШТОС", Санкт-Петербург

Зашлта состоится "¡Ь" ^¡^^РЛ 1Э9^г. в ^_чао.,

в ауд. N_ на заседании специализированного Совета

К063.38. 23 Санкт-Петербургского государственного технического университета по адресу: 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технического университета

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по выше указанному адресу.

Автореферат разослан "_

1993г.

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

Н. М. Чесноков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Б настоящее время машиностроительное производство характеризуется частой сменяемостью номенклатуры выпускаемых изделий, расширяется практика выпуска продукции мелкими сериями. Автоматизированные производства организуются как гибкие, ориентированные на выпуск единичной и мелкосерийной продукции.

Первоочередное развитие автоматизированные системы получают в основном производстве, где привлекает близкий, на первый взгляд, прямой результат от инвестиций. Однако, не менее важна автоматизация вспомогательного производства, развивающего предприятие в целом и обеспечивающего динамичный переход на выпуск новых изделий. Автоматизированные системы во вспомогательном производстве, как правило, Солее универсальны, чем в основном.

В России принята целевая республиканская научно-техническая программа: "Создание в России инструментальной сети наукоемкого инжиниринга по комплексной автоматизации машиностроения" (РНГП "Инструментарий"). В соответствии с этой программой тридцать предприятий и ВУЗов России занимаются разработкой гибких производственных систем (ГПО) и других средств автоматизации. Головной организацией является центр наукоемкого инжиниринга Санкт-Петербургского государственного технического университета, где разработана ГШ механообработки, предназначенная, для тиражирования в России. На данной ГПС планируется изготовление технологической оснастки: " итампов, пресеформ к изделий вспомогательного производства.

Исходя из вышесказанного тома диссертационная работы является актуальней, е.ч«а работа -.чсталнека к рамках целсго.ч республиканской программу.

Цель работы ■ ргирабо-гча технологии проязводетри ¡¿тампон " совмещенного действия у условиях ГГ.С.

Для дсстиленин дали ио-.-р' о.^ь-¡лось реимь еледувдм зпдачи:

- ашигиз прш одности >.'у.Д'.чп'вукщ!Х енсеойов изготовления вярубтм вгг'жшр дм.й услеьч-.» ¡11°;

- • рааг.абоТ'сч тех1»\пи. нЧ'-.-клго г,роц|".:сч ягсогп'л-.'икя нируйшдс

5

штампов совмещенного действия для условий ГПС с использованием электроэрозионного копироЕалыю-прошивочного оборудования;

- исследование влияния параметров генератора импульсов не качественные характеристики обработки ' сложных профильных поверхностей вырубных штампов на электроэрозионном копировально-прошиБочном оборудовании;

- разработка алгоритма выбора режимов электроэроаионноР обработки (ЗЭО) сложных формообразующих поверхностей вырубных штампов для системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) на базе подученных регрессионных моделей;

- теоретическое обоснование метода разработки САПР ТП не базе инструментальных макроопределений для условий ГПС;

- разработка инструментальных макроопределений для САПР ТГ по типовым конструктивным элементам деталей вырубных штамгю£ совмещенного действия на основе анализа применяемых в стране конструкций штампов.

Методы исследований. В работе использованы:

- математическая теория планирования и обработка технологического эксперимента;

- методы математического моделирования;

- теория размерного анализа;

- теория множеств;

- методы математической статистики.

Научная новизна диссертационной работы заключается в:

- разработке технологического процесса изготовления вырубных штампов совмещенного действия для условий ГПС;

- проведении теоретических . исследований структурно( оптимизации в САПР ТП, разработанной на основе инструментальных макроопределений для условий ГПС;

- получении зависимостей качественных технологических характеристик от параметров генератора . при электрозрозионноЯ обработке конструкционных материалов, применяемых для изготовления вырубных штампов;

- получении характеристик зоны термического влияния при электроэрозионн'ой обработке нвтершобработанных к термообработанных конструкционных материалов;

- предложенной методика выбора режимов злектрозрозионной обработки деталей вырубных штампов.

ч

Практическая ценность работы заключается в том, что ее результаты пригодны для непосредственного использования при организации проектирования технологии и изготовления вырубных штампов совмещенного действия в условиях ГГО.

Внедрение работы. Полученные теоретические и практические результаты использованы в НИР. выполненных в СШГГУ. Разработанные методики внедрены в учебнцй процесс по кафедрам ГПС, "Электротехника и электроэнергетика". Внедрение подтверждено актами.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обслуживались: на Всесоюзной конференции "Конструкторско-техноло-гическая информатика, автоматизированное создание малшн и технологий. КТИ-89", февраль 1989, Москва; на общем заседании Международной академии технологической кибирнегики, март 1993 Санкт-Петербург; на научных семинарах кафедры ГПС СШГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.

Структура и объем диссертации. Диссертация, состоящая из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержит машинописную страницу включая 56 иллюстраций и ¿9 таблиц. Кроме этого, диссертация содержит б приложения на 4/4 странице;

5

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

фактически ни одно машиностроительное предприятие, в саш> различных отраслях народного хозяйства, не обходится . бег отампозой оснастки. -Так, например, для серийного выпуск; современной пишущей машинки требуется 2000 штампов 1 приспособлений, 150 прессформ.

Штамповал оснастка имеет особенности в изготовлении ш сравнению с продукцией основного производства. Конструктивны* особенности: число различных деталей - от нескольких десятков Д( сотен, точность рае мэров изготавливаемых деталей - до ( квапитета, сложность формообразующих поверхностей.

Технологические особенности: единичный , характер производств! деталей, вёсьыа ограниченная возможность применения принцип; взаимозаменяемости, больше число технологических операций Спрз изготовлении одного штампа - от 20 до 100); доводочные 1 пригоночные работы при изготовлении фордаобразущк поверхностей. _

" Анализ сушрствуюадх технологических процессов изготовлени вырубных штампов совиаценного действия показал, что они содерта до 94 операция, 88 из которых выполняются непосредствен» слесарем-инструиентадыкиком (пригонка, доводка деталей).. Бес: технологический процесс разбит на этапы. . Чапр всего каждый эта технологического процесса не может быть выполнен раньше, че предыдувие этапы. йаиример, нельзя, полностью изготовит; выталкиватель, ке наготовив матрицу, пуаисонодержателъ пуансоны, т. к. по ким необходимы доводочные работа Эг означает, что в условиях ГШ полуфабрикаты не только будут : строгой последовательности поступать на обработку, но постоян» посылаться .на участок комплектации для совместной пригонки доводки, а , затеи воадращаться в систему для дальнейле обработка. Это приведет к сложой струкЯуре грузопотоков аагрузке айтсааатиаирошшо8 складской системы и необоснованно« увеличению количества технологических приспособлений.

Исследования конструкций . ютаыаов и технологий и изготовления показали, что необходимо первоначально стремиться обработке вспомогательных конструктивных элементов (отверсти под крепеж, отверстий под штифты толкателя и т. д.), имевди невысокую точность изготовления (10-14 квадитеты). Зате

геобходиш произвести термообработку, а после шлифования зсновных технологических баз произвести обработку рабочих поверхностей деталей.

На этапе обработки рабочих поверхностей одним из прогрессивных методов обработки является электроэроэионный способ обработки .токопроводявдих материалов, предложенный Б Р. Лазаренко и Н. И. Лззареако. В результате развития этого способа в технологии сложились два направления. В последнее десятилетие бурно прогрессирует направление, основанное на использовании проволочного электрода. В ряде областей оно потеснило второе направление, основанное на использовании профильных электродов, по которым незаслуженно прекратились исследования.

По сравнению с традиционными методами резания электроэрозионная обработка цатериалов имеет ряд преимуществ: возможность проведения формообразующих операций над заготовками в термообработднном виде, что позволяет исключить коробление детали и, следовательно, устранить трудоемкие доводочные работы; отсутствие механических усилий; приобретение улучшенных фиаико-механических свойств поверхности, характерных для злектроэрозаонного упрочнения. Именно эти преимущества в полной мэре удовлетворяет требованиям изготовления деталей штампов.

На рис. 1 представлены способы изготовления матриц и пуансонов по авторским свидетельствам СССР с использованием различного электрозрозионного оборудования.

"Применяемые в настоякге время процессы изготовления деталей еггампов можно разделить на две группы. К первой можно отнести процессы, обеспечивающие требуемую точность и геометрию сопрягаемых элементов деталей. Ко второй группе относятся процессы, обеспечивающие не только требуемую точность и геометрию, но и равномерно распределенный между сопрягаемыми поверхностями зазор.

Первая группа технологических процессов основана на использовании пронивных электродов. Однако изготовление вдаалкивзтелей и пуансономатриц не предусмотрено. Вторая группа технологических процессов использует проволочные электроды-инструменты <:?Ю. Кроме того. представленные технологические процессы н>? ориентированы ни ГШ.

í>

i. JVctínJiuíiCi. Я, 3U¿ .

3. Кондуктор.

4. 3UZ,

5. ОуанСон.

S - ¿2. "

L, (lyQHCQH . ¿. Плаапинча/mtá

6. Промеыугпочнми

3U.

А. ■Мот^ин.а. Л. прямого ко -

nujiO¿QHu#.

2.. -Mam^uuQ.

.3. пластинчатни

Эи

fly^HCOrí J. -Matpputict

•г.эи ■ 3. Пуансон А.

5. Пми/па

6. ОйнЬ&сгыие.

%

Э) 2 3

~>г

р

lP

5., •Матрица S.3U прямого копи-| ро&ония

I ' . hijCtHCoH

е ) :L.Juïè

KS

22

3S3

M

U

ZZZZ

VÁV/M

i .Г

—1

' s /

\

копир 2. Проволочный л. [JyaHdOfi

Про2олаНИыи 3U 5". ßm орччньш ko pujo 6. П^овсл.очибш' ?. /УQmbuuQ

4VVI JHombHUQ хХХ.1 . Д Пер&иЧНбиГКипир

3. ПроёсЛОЧНб/ú ЭИ

4. Вторичный копир

5- Пуансон

А* и + и-1*

i. ßfWOyoL/VHilU копир

2 - J4at-npuLW\

3. Перёочньш копир

A. JlpcSoA они*с-«' Л/^ 5 - TipcßaA очиыи эих 6. Плостинчлтыь'

/7уОнСОН <?= ^*<s-e¿

¿.ЗТ^ансоц 3. Копир 11. ПроёолоЧНиь? 6. Нйа^аЗлдюшии

jao/HJHU

ï. Нъп^&ляюиши ролик

1. JHampuUQ

2. Konuf>

3. П^оёолачнни ЭЦ iч„ HoHrnJaKonujp ПуЙМСОЦ

I. Пеь&ччны" копир 2..3U

3. fiuQHCoH, M. ПроВо*ечнни &U

5. ßiQmMuuct

¿. ПерЛччньш копир \¿. Копир для -ни MQinf>í<li4

3. (¡¡хг&злсчнньда_ Г)лае1гцлнчлтл<е. ЗЦ

5. П£QHÎÏOH .

6, kof>pe#*nuJ*jftwt£ покрытие....... _

íi amfuuQ •

^ei+tfij-t,

iO

'ä

—\ DJ •

ШШ

Í. Копир

2. Пуансон

3. i]лцта d опёефатиеп brnCfjutH&lu Hon ufo

{легк а и с!пл oß)

5. -^Qm^uUO

шш

I. Пмнбон SL, С&ёмник 3. J4arrîjouvs.Q

Pud, i

и

На рис. 2 представлен предлагаемый технологический процесс (ТП) изготовления деталей вырубных штампов совмещенного действия. Он ориентирован на выполнение принципа единства баз. На эскизе 1 представлен первый предварительный этап. Собирается весь пакет штампа- верхняя прокладка 3, пуансонодержатель (п/держатедь) 4 и т.д. Кроме этого собираются вспомогательная плита 2 и набор пластинчатых электродов. Весь набор пластин -заготовок устанавливает в блок штампа и обрабатывают отверстия И под штифты с точностью по Кб. После этого собирают пакет пластинчатых электродов для электрозрозионной обработки матрицы, съемника и пакета пластинчатых электродов для обработки выталкивателя и пуансономатрицы (п/матрицы) см. рис. 3,а. Затем пакет электродов совмещают с вспомогательной плитой. Положение внешнего контура электродов выверяют с помощью микроскопа относительно базовых отверстий под штифты 1 (рис. 3,6) и обрабатывают вспомогательные базовые отверстия 2.

Все перечисленные выше операции можно отнести к подготовительному и первоначальному этапу.

Основные этапы Tit

- механообработка всех деталей независимо друг от друга;

- термическая обработка (закалка, отпуск);

- обрааивная обработка;

- электроэроэионная обработка рабочих поверхностей;

- при необходимости доводка, зачистка. "

На этапе механообработки на обрабатывающих центрах с контрольно-измерительной аппаратурой производят обработку рабочих контуров с припуском под электроэрозионную обработку, а также отверстий под крепеж и другие элементы. Все детали обрабатываются на приспособлении-спутнике при базировании по штифтам.

На этапе электроэрозионной обработки в первую очередь обрабатываются матрица, съемник и электроды для обработки п/матрицы и выталкивателя. Это показано на эскизе 2 рис. 2. Обработка осуществляется также на специальном приспособлении-спутнике. Приспособление состоит из плиты 1 и базирующих штифтов 2, которые можно перемещать в пределах размеров расположения базовых отверстий. Штифты покрыты электро-изоляционным материалом.

а

Pud. 2

Заготовка 5 базируется по штифтам, изготовленным с точностью до 1Т5, и токопроводящим скобам 3. Резиновое кольцо 4 (инертное к углеводородным средам) позволяет создать полость для прока»цен рабочей жидкости методом отсоса. Прокачка рабочей жидкости показана стрелками и производится через штуцерное отверстие 11.

а/ в/ •

Рис. 3

На эскизе 3 рис. 2 отражена операция изготовления наружного контура выталкивателя. По базирующим штифтам дайжется пластинчатый олектрод - Б.

На эскизе 4 показана обработка внутренней части выталкивателя. Выталкиватель 4 устанавливается в готовой матрице 5 через мерные прокладки 8. В пуансонодержатель 7 запрессованы электроды-пуансоны 6.

На эскизе 5 изображена обработка наружного контура п'матрицы. П/матрица 4 запрессовывается в держатель В.

На эскизе 6 изображена операция изготовления внутренних контуров п/матриш. Процесс аналогичен описанному выше для и»! отопления яшплгиьителя.

Н \ мч-х -'тгипх /гталн штампа располагаются тж же, как и в «•¡ч» гл«;ст«1 - тггалктатель в матрице, ц/матрица в держателе. В.'г>

Л

плоские детали, в свою очередь, базируются по штифтовым отверстиям, которые служат базой при сборке штампа, а электроды имитируют сопрягаемые элементы. К примеру: при запресс ьке п/матрицы в держатель перед обработкой исключается из размерной цепи погрешность расположения п/матрицы относительно базовых отверстий при обработке контуров, а электрод, которым обрабатывается контур, изготовлен относительно тех хе баз, что и матрица.

При работе по предлагаемой технологии погрешность изготовления зависит только от трех факторов: отклонений зазора между базовыми итифгами и базовыми отверстиями, точности злектроэроаионной обработки и погрешности изготовления электродов инструментов. Количество операций сократилось но сравнению с базовым ТП. Их стало 72, из них 10 выполняются на участке комплектации.

Расчет размера электрода при обработке отверстия производится по формуле:

А - А кол -г-сЦ- Тэл,

где: Вт0я - максимальное значение размера обрабатываемого контура;

Л кол - погрешность базирования по вдифтам приспоссбления-спутника;

о„ах - ыакеимальное значение межэлектродного одностороннего зазора;

7 эл - допуск на изготовление электрода.

Шкеимальнуо величину припуска, которую возможно необходимо будет снять при доводке после злекгроэрозионной обработки, можно определить по формуле:

где: - шшиыалыюе значение размера обрабатываемого кенту-

ра;

А т1п - минимальное значение размера электрода;

Емсп ' минимальное значение Сокового одностороннего зазора.

Дм ват по аналогии шжна эапксзгь:

А " (Ътш + й «°л + + 1-'Л

4 - К«,-

где: А гяпх - максимальное значение размера электрода Заоор между п/матрицей и матрицей определится из:

<?= <Рм- ¿пэ+ $п/м >

$м - зазор между электродом и матрицей; <Р„, - зазор между электродом'и пластинчатым электродом для изготовления п/матрицы; ■ зазор при изготовлении п/матрицы пластинчатым электродом.

Для расчета производительности Необходимо определить объем

'¿чг

ими-чемого материала с заготовки: м - £ •

где: й - площадь снимаемого материала , мма;

высота снимаемого слоя материала с заготовки, мм. Время протекания процесса равно:

£ - М/ V , мин,

где: V - скорость обработки, мм*/мин.

Для расчета высоты электрода-инструмента необходимо учесть имеогу изнашиваемой части:

^ ■ относи

А иен - ¿лагА. 100

где: V ■ относительный линейный нанос, показывающий: нй

сколиг; износится по высоте электрод при прошивке отверстия глубиной 100 мм. Тогда г;гал а члектрода определится:

Ьз - ¡1 ими |Ькал , причем Ь кал-(0,25 - 0,з) А^г

гд'.;; /) кис - калиОрующеи части электрода, мм.

&-ЛП ¡¡..-¡"юеси и к-1либрук"лий электроды разделены, то:

../А

!■> чер - А » 0,1ь) ,

Ь кал - /? заг х 0,25 .

При проектировании ТП ЗЭО материалов особую сложность представляет расчет качественных показателей обработки. Это связано с тем, что процесс ЗЭО носит явно выраженный статистический характер, определяемый взаимовлиянием отдельных разрядов, поскольку последствия каждого предыдущего разряда существенно изменяют условия возникновения и результаты действия последующего разряда.

Полной математической модели ЗЭО не существует, поскольку нет точного описания комплекса нелинейных и взаимосвязанных вероятностных электродинамических, тепловых, гидродинамических и термохимических явлений, динамическое равновесие между которыми зависит от изменяющихся во времени условий обработки.

По литературным источникам установлено,, что большинство экспериментальных данных представлены только для стали 45. Приведенные формулы устанавливают связь между теплофизическими, физико-механическими характеристиками обрабатываемых материалов и качественньш характеристиками ЭЭО, что усложняет выполнение расчетов.

Для автоматизации процесса подготовки режимов обработки необходимо установить зависимости между качественными характеристиками и параметрами генератора импульсов.

С этой целью был спланирован и проведен полный трехфакторный ' эксперимент. Обработке подверглись стали Х12М, 45, Ст 3, причем образцы сталей Х12М, 45 были как в закаленном, так и в незакаленном виде. В результате обработки данных эксперимента получены регрессионные • модели, устанавливающие связь качественных показателей: шероховатости - Я а, бокового зазора-с?, глубины зоны термического влияния - И т, глубины "белого* слоя - о , скорости обработки - V , относительного линейного износа электрода-инструмента - и входных параметров генератора: частоты еле ования электрических импульсов - , скважности импульсов - , силы тока - Тт .

.Ниже приведены уравнения для-стали Х12М в термообработанном виде:

Яа- 4,56 - 0,026-^+ 0,112-Хг 2,030-^.+ 0.001/Х.+ 0,023;/-^+ + 0,0130,002-/-Хн^., мкм

^ - 76 - O.ZU-f + 3,772-1„- 5,148-+ 0.008-/-X" 0,115. - 0,086-I^-fl, + 0,009-4МКЫ Ьг - 90 - 1,146-i - 0,482-1^ - 2I.444-9. + 0.047-/Ч„ + .+ 0,444-/'^ + 0,047-J£„-^- > MKM

6 - 22 - 0,161-/ + 0,049-- 3,259-$ * 0,002-0,012-

• 0,123-X,-« + 0.006-/'Х/и- £ , MKM

V - -20 - 0,173-df" + 5.140-JU+ 8.432«^+ 0,006 + 0.112-/-Q,.- 2,072-Jm-f- 0,002-/'J^,'9" . ММЭ/МИН )) - -3 + 3,008-í + 1,198-1^ 6,652-9- 0,067-/-Х*-- О.Ебб-^ - 0,198-X;^+ 0,024- /.J^"^ ,2

Критериями оптимизации для условий обработки деталей штампов является максимум производительности, высокое качество обработки.

Учитывая, что качество обрабатываемой поверхности напрямую зависит от силы тока а последняя в свою очередь 8ависит-от обрабатываемой площади ¿Í , целесообразно рабочие контуры деталей вырубных штампов предварительно обрабатывать на ыеталлорелуЕрм оборудовании, а затем на электроэрозионном. Общая площадь оставляемого припуска под электроэрозионную обработку, по возможности, должна находиться в пределах от IX до 200 ым4 .

Отсюда исходной информацией.при проектировании 330 является: плошздь и глубина обработки; режим обработки - получиетоЕой, чистовой; марка обрабатываемого материала. Считается, что электрод изготавливается из электролитической мэди марки - МО или М1, обработка ведется прямоугольными импульсами.

В результате проведения экспериментов установлена оптимальные режимы обработки, которые сведены в табл. 1. Эксперименты проводились на ГПМ 4ЛГ230Ш при изменении параметров генератора импульсов: частоты (22 - 88) кГц, скважности 1.5 - 2,5, силы roía (6 - 15) А. В качестве рабочей жидкости пришнялзсь смесь керосина и масла в соотношении 3 : 1.

В табл. 2 приведены интервалы изменений качественных показателей для [ пличных марок стали при приведенных изменениях параметров i еш.-рагчра импульсов.

а

Таблица 1. Выбор режимов обработки

. Реким - | ^.мм^ | /,кГц| , А | 1 1 Я^м м/мин

получистовой 16130 | 22 1 6 | 1.5 1 0.4

16 200 | 22 | 15 | 1,5 1 0,4

¡>200 | 22 1.5 1 0,5

) 4 ВО Г 88 1 б ) 2,5 1 0,3

чистовой 14130 . Г 88 1 6 1 2,0 1 0,3

игоо I 88 1 9 1 2.0 1 0,4

| >200 1 . 88 2,0 Г 0,4

; Таблжд. 2. . Интервалу изменения качественных показателей

для различных марок стали при электроэрозионной обработке и изменениях параметров генератора , V импульсов: частоты (22 - 88) кГц, сквазиюсти

1,5-2,5, скш тока (6-15) А

| Материалов, мкм | В ,мкы18 ,мкм|/|г .мкм 1 У ,мм*/мин) ^ Д |

| XI211 ЧН,0-5,6189-113 | 4-14 \ 40-84 \ 3,9-33,3 <10-50

1М2Ы | | { I | 1

{герюоб. 13,0-5,7154-121 I 7-14 1 23-61 ( 3,5-24,8 ¡22-50 1—--------——-........~

{стада 45 |3*0-5,7|62-95 )

1 107-210) 3-35 Цв-84

{сталь 45 I ! II ■ 1 I 1термооб, 11,7-6,5(64-114 14-9 ¡19-37 14-26,8 128-60 }.—---------------------------------------------------

|Ст. 3 12,2-3,7176-106 10-4 | 9-44 1 8,7-38,3 116-80

Из результатов экспериментов видно, что в прилегающей зоне к обработанным поверхностям всегда присутствует слой термического влияния. Микроструктурный анализ показывает, что этот слой часто состоит из двух частей. Первая часть - - "белый" слой, достигает (4-14) мкм. Вторая часть - измененная микроструктура, глубина которой достигает (9-210) мкм. Измененный слой, даже в одном образце, располагается очень неравномерно. Колебания• по глубине достигают 14 мкм (для стали XI2М) и 71 мкм (для стали 45). Такое изменение структуры в образцах вызвано высокими скоростями нагрева и охлаждения обрабатываемого металла в рабочей зоне. Скорость нагрева в зоне действия импульса составляет (106 - 10* ) град/сек. Поэтому в слоях металла ниже границы плавления наблюдаются фазовые превращения. Измененный слой представляет собой мелкоигольчатый мартенсит, за исключением Ст. 3, и удалению не подлежит.

Кроме этого,при высоких градиентах температур происходит пиролиз рабочей жидкости и образуется атомарный . углерод. Далее происходит насыщение обрабатываемой поверхности углеродом.

В ДНИ при СШГТУ, в лаборатории АСТПП разработан метод создания САПР ТП на основе инструментальных макроопределений. В диссертационной работе обосновано создание САПР на .основе макроопределений для условий ГНС, а'также создана база данных (БД) унифицированных элементов деталей вырубных штампов и способов их изготовления на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах.

Суть подхода к разработке САПР ТП на основе инструментальных макроопределений состоит в том, что система имеет БД, составленную из типовых элементов получаемых типовым инструментом, либо БД из наборов поверхностей получаемых одним и тем же инструментом при определенной схеме базирования. БД содержит готовые фрагменты управляющих программ (УП), и САПР определяет, куда (на какой модуль ГПС) необходимо послать полету с деталью. При таком подходе операции формируются автоматически, Решение задач структурной оптимизации упрощаются.

При формализации деталей в общем случае комплексную модель компонента ТП - систему "Литаль" можно задать соотношениями:

го

"*>-»{ Л, Ai,..., fr, JVj « За* С (2)}, Сл y- h)}3 L 3si* { od*, •• dji , •. • «¿¿r j

где: <2>o - символьное обозначение общих сведений о детали; (S4 - символьное обозначение структуры детали, представляющей граф jC^y > 3 котором множеству вершин з соответствуют элементы детали, находящиеся в определенном состоянии, а множеству дуг Су - связи между ними;

символьное обозначение элемента детали номера Y, находящегося в состоянии £ , соответствующем требованиям конструкторского чертежа;

параметр, описывающий утилитарные свойства детали (наименование, номер, материал, габаритные размеры);

.,2- индекс (номер) элемента детали;

£ - индекс конечного состояния детали, соответствующего требованиям конструкторского чертежа;

С-у- символьное обозначение связи между элементами;

^ - индекс (номер) отдельной связи элемента;

параметр, описывающий метрические, точностные свойства элементов.

Структурная модель технологического -процесса имеет вид:

Г ТП = ЭТПли ЭТЛ&и.>. U ЗТ"П ч! — ¿/ЭГЛс

J этщ = О/и о- и... и и ос

[ Ot= Ъ и Пг и... и Пы = и Пт

л

Для предлагаемого метода структурная модель будет выглядеть следующим образом:

Гтл* [{ уЭТЛХ1 (1=1,...,&)} ,{ 6 эгтПи а* ]

I ЭТПт = Оли Огии ^ о£ < Ое,» Мл им?, и,..., и = дмк

Мк- п^и Пг и,..., и Пш- 1иПг» иХъ.~ иХг,

где: ЭТПц - зталы технологического , процесса (термообработка, механообработка и т, д,); <Н - операции; Пщ - переходы;

ЭТЛ*;- этапы технологического процесса выполяяемыо на ГЕС; ЭТП^- этапы технологического процесса выполняемые на участке комплектации;

Мц - макроопределения; Хп - ходы.

Комплексная модель системы "Деталь" шкет Сьггь выражена следующим образом:

I

1{ оэп^.}} > С О»

где: - элементарная поверхность в состоянии ./ ;

^ ~ еоть мйкг^ояред&лйние.

При таком подходе исключается необходимость кодирования поверхностей и хода ТП при аэдаиая исходной информации два САПР ТП, а синтез ТП упрощается.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. В работе проведен анализ существующих споообои изготовления вырубных штампов совмещенного действия и выявлено, что все они предусматривает зависимую друг от друга обработщ деталей. В условиях ГПС это приведет к еложнрй структуре грузопотоков, загрувке автоматизированной складской системы и необоснованному увеличению количества технологических приспособлений.

2. Разработан технологический процесс изготовления вырубных штампов совмещенного действия для условий ГПС, предусматривающий независимую друг от друга механообработку деталей, что позволило независимо распределять грузопотоки в ГПС. и сократить время изготовления штампа.

3. Экспериментально исследовано влияние параметров генератора импульсов ШГИ 80x2-88 ГПМ 4Л723ФЗМ на качественные характеристики обработки и получены регрессионные модели. Проведен металлографический анализ формообразующих поверхностей вырубных штампов после электроэрозионного копировального прошивания, показавший что слой термического влияния часто состоит из двух частей. Первая часть - • "белый " слой. При частоте следования импульсов (22-88) кГц, скважности 1,5-2,Ь и силе тока (6-15) А достигает (4-14) мкм. Вторая часть -измененная микроструктура, глубина которой достигает (9-210) мкм. Слой термического влияния, даже в одном образце располагается очень неравномерно. Колебания по глубине достигают (14-71) мкм. Измененный слой представляет собой мелкоигольчатый мартенсит и удалению не подлежит. '

4. Разработана методика и алгоритм выбора оптимальных режимов электроэрозионной обработки деталей вырубных штампов, реализованных на ШВЫ 1БМ РС. (

5. Проведены теоретические исследование процесса структурной оптимизации ТП в САПР, разработанной на основе инструментальных макроспреде ле ний.

6. Подготовлена информация для БД САПР ТП по выруСным штампам совмещенного действия на основе анализа их конструкций и иредиагаемого ТП их изготовления для условий ГГО.

ПУБЛИКАЦИИ

1. Базунов Е. Л. , Лавровский С. К. Изготовление вырубных штампов совмещенного действия с применением электроэрозионного копироьалыю-прошивочного оборудования // Информ. листок N 16/93 С-Петербург, СНОПУ: ЦНИ, 1993.

й. Шишков С.'Е. , Базунов Е. Л. Система автоматизированного проектирования компаундных штампов // Автоматизированное сосдешие машин и технологии: тез. докл. Веесоюзн. конфер., Москва, 1989 г. - с. Б.

3. Базунов Е. Л, Кутыев Н. Ш. Электрозрозионная обработка раоочих поверхностей вырубных штампов на ГПМ С Петербург: СШГТУ, 1993 г.

Подли-шю в печать

Тираж 100 экз.

....

■»•..•чмтало им рег'.м'ринте ОПоГТУ