автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка, исследование и освоение технологического процесса штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров

р. г ^ о д 10 ФЕВ 1997

ВОСТОЧШУКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СЕМЕНЯКА ВДМИЛА ИВАНОВНА

УДК 621.73.043

РАЗРАБОТКА, ИСПЛДОДОШЕ N ОСВОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИТАМПОВКИ

ие<нмх заготовок корпусов гкйимоимнднш

Специальность 05.03.05 - Процесс« и машины

обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Луганск - 1996

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Восточноукраинском государственном университета на кафедре "Кузнечно-прессовое производство и материаловедение" механического факультета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Дорошко В.И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

дейстз. член УАН НП, профессор Евстратов В.А.; кандидат технических наук Чередниченко С.П.

Ведущая организация: ЛУГЛНСКЛТИШП

Защита состоится в ' часов И февраля 1997 года на еауедании специализированного совета в Восточноукраинском государственном университете по адресу: 348034, г,Луганск, кв.Молодёжный, 20-а.

Справки по телефону: С0642) 46-67-88.

Оявциалиьироваииый совет К 18.02.03

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточ-чоу1:раиисжогэ государственного университета.

Автореферат рааосган 10 января 1997 г.

Учёный секретарь мнциаличировйнного совета |'шпат технических ччук, доцент

Л. А. РяС5ичева

ОБЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. Современное машиностроение предъявляет высокие требования к качеству изделий, материал©- и энергоемкости применяемых технологий, что в значительной мере определяет технический уровень производства и конкурентноспособность продукции. Достаточно остро стоит этот вспрос в производстве гидроцилиндров, потребность в которых постоянно увеличивается в связи с широким применением в машиностроении гидравлики и автоматики.

В настоящее время в нашей страно изготовление корпусов гидроцилиндров базируется на технологиях механической или пластической обработки, основанных на применении неэкономичней трубной заготовки. При этом реализуется сборная конструкция, состоящая из гильзы и друх крысрк, одна из которых во многих случаях соединяется с гильгюй сваркой. Бысоюте требования по точности (8...9 квамтет) и шероховатости поверхности отверстия гильзы 0,32>1?а>0.1б обуславливав? потребность применения до 7...в операций механической обработки. Коэффициент использования металла составляет 0,4...0,6.

Применяемые в ряде зарубежных стран технологии холодной и полугорячей штамповки корпусов гидроциликдров в определенной степени решат' вопросы материалосбережения и качества за счет получения цельноштаипованных изделий, однако, иа-за высокой трудоемкости операций заготовительного передела, недостаточной стойкости штачпового инструмента и необходимости применения доводочных операций для полости эти технологии не отвечают высоким требованиям современного производства.

В этой связи задача изыскания новых материале- и энергосберегающих технологических процессов штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров остается актуальной.

'Цель работ. Повышение качества изделий, снижение затрат материальных и энергетических ресурсов на основе применения операции дорноваиия в технологических процессах штамповки корпусов гидроцилиндров.

Методы исследования. Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния, усилий и использования ресурса пластичности металла при дорновании отверстий базируются на законах механики сплошной среды, теории пластичности. теории обработки металлов давлением и математическом мо-

делировалии на ЭБМ. Экспериментальные исследования основаны на математическом планировании, статистических методах обра-Сотки экспериментальных данных

Научная новизна и лкчньЛ вклад автора. Разработана уточненная методика теоретического анализа процесса дорнова-шш со сжатием с учетом основных элементов деформационного и силового воздействил на деформируемый материал и упрочнения металла в процессе деформирования. Получены аналитические зависимости дль определения напряжений, усилий и степени использования ресурса пластичности материала при дорновании одним или несколькими дорнами последовательно и одновременно, позволяющие вестм расчет и построение технологии, обеспечивающей изготовление изделий с заданными эксплуатационными свойствами. Получены аналитические зависимости для определения погрешностей диаметральных размеров полых поковоч при полугорячей вытяжке с утонением стенки. Получено уравнение регрессии, устанавливающее зависимость высоты микронеровностей поверхности полости от основных параметров дорно-вания заготовок, полученных полугорячей вытяжкой с утонением стенки.

Практическая ценность и реализация результатов работ.

Разработана методика автоматизированного проектирования операции чорноваиия в технологических процессах штамповки точных ьсаотовок корпусов гидроцилиндров. Созданы материале»- и энергосберегающие технологические процессы штамповки точных заготовок корпусов гидрощ„.индров для станкостроения. Технологии приняты ведомственной комиссией Минстанкопрома СССР и рекоь.лдованы к промышленному внедрению. Разработана и передана Лодиновскому агрегатному заводу техническая документация, необходимая для организации серийного производства точных заготовок корпусов гидроцилиндров. Разработана и внедрена на Вахрушевскоы ремонтно-механическом заводе (Луганская класть) технология изготовления гильз гидроцилиндров методом дорнования тр; и заготовки. Новые технологии обеспечивают экономию металла „ 152, повышение КИМ до 0,86, снижение трудоемкости до 607. и повышение качества изт "ий. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров серии Г29-1 составляет 0,46 руб. на единицу продукции (в ценах 1991 года).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Трубопроводный гилротранспорт твердых материалов" (г.Москва 1981 г.), на конференции "Прогрессивные технологические процессы холодной листовой и объемной штамповки" (г.Пенза, 1983 г.), на республиканских конференциях "Опыт внедрения прогрессивных технологий обработки металлов давлением" (г.Киев, 1984 г.), "Разработка и внедрение малоотходных и безотходных технологий в металлообрабатывающем производстве" (г.Севастополь, 1984 г.), на областной научно-технической конференции "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием" (г.Тольятти, 1989 г.).. ка научно-технических конференциях Восточноукраинского государственного университета (1985-1996 г.г.).

В целом работа обсуждена и одобрена на объединенном научном семинаре механического факультета ВУГУ в 1996 г.

Технологический процесс штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров экспонировался на ВДНХ УССР в 1984 г. и ВДНХ СССР в 1936 г. и удостоен диплома третьей степени и бронзовей медали.

Яубяпацш. По теме диссертации опубликовано 9 статей, 2 доклада (в тезисах), получен 1 патент СССР.

Структура м обми работа. Диссертация состоит из введения, четщ>ех разделов, обеих выводов, приложения. Текстовый материал изложен иа 128 стр., таолиц по тексту - 8, рисунков - 25, литературных источников - 99 наименований.

ОЖЭНИОЕ ОбКЕПЯЖ РАВОТЫ

Ваедвкн». Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работч, ее научная и практическая ценность.

Глша 1. Состодто вопроса « постановка задач исследо-ванмя. Приведен анализ существуют®« способов изготовления корпусов гидроц:1динлров, которые можне разделить по виду применяемой исходной заготовки ка две группы: технологические процессы изготовления из трубной заготовки и из сортового проката.

Первая группа технологий предусматривает реачиза'.да сборкой конструкции корпуса г,ндроцилиндра, в которой наибо-

.ее трудоемкой деталью является гильза, изготавливаемая из юрячокатаных или холоднотянутых труб. Для изготовления гильз приыеняеюя многопереходная обработка режущим и абра-вганым инструментом, г. также пластическое деформирование р.«эличнык.и способами: ротационное облатие на ротационных и рцдиально ковочных машинах, станах холодной ротационной ковки', прессах с пульсирующей нагрузкой, дорнование, осуществляемое на прстягшм станках и прессах. Общими недостатками в! их технологий, кроме весьма высокой трудоемкости при механической обработке к необходимостью применения дорогого специализированного оборудования для ротационной ковки, являются использование дорогостоящей трубной заготовки и реализация сборной, часто сборно сваркой конструкции корпуса гвдро-цилиндра, ь связи с чем существенно снижаются эксплуатационные характеристики изделия и повышается трудоемкость их изготовления.

Лишены этих недостатков технологии изготовления корпусов гидрсцилиндров иг прутковой заготовки. Они основаны на получении горячей, полугорячей или холодной штамповкой выдавливанием полого толстостенного полуфабриката с дном необходимой конфигурации, а затем различными способами утонения стенки с доведением заготовки до требуемых размеров диаметров и толщины стенки ее полой части. Для уменьшения толщины стенки применяются холодное и полугорячее прямое выдавливание или вытяжка с утонением стенки в неподвижной или наклонной вращающейся матрице, ротациоиное выдавливание. Опыт применения названных способов показывает, что для обработки стальных изделий наиболее эффективными являются технологии полугорячей штамповки. Оли содержат преимущества холодного деформирования в части достижимой точности и шероховатости поверхности и частично достоинства горячей обработки, связанные со снижением сопротивления деформированию металла.

Матеркало- и энергосберегающие технологии второй группы обеспечивают получение достаточно точных цельноштампованных заготовок, однако для достижения высоких требований к качеству поверхности полости гидроцилиндров по точности и шероховатости поверхности требуется применять доводочную операцию хонингования. В этой связи перспективной является технология точной штампосгл корпусов гидроцилиндров из прутковой заготовки, включающая полугорячее выдавливание, вытяжку

с утонением стенки и, в качестве финишной операции, дорнова-ниэ, обеспечивающая получение цельно: гампованной конструкции корпуса с дном и полости, не требующей механической обработки. В этой технологии операция дорнование, которая осуцест-вляется нетрадиционно - в упор, является определяющей для получения необходимой точности рааиероэ, шероховатости поверхности полости цилиндров и достижении механических характеристик металла, обеспечивающих их эксплуатационные свойства. Поэтому исследованию ее в работе уделено первостепенное внимание.

Теоретическому анализу дорнования отверстий и сходному с ним процессу раздачи труб посвящены работы Л.Е.Алыяевско-го, Б.Авицура, С.И.Борисова и В.И.Стрижака, Н.А.Буниной, Ф.Ф.Валяева. В.Л.Колмогорова, И.Н.Казакевича, В.П.Монченко, Е.А.Попова, Л.В.Попова, Ю.Г.Проскурякова, О.А.Роэенберга, Г.И.ШельВинского и других. В обзоре показано, что полученные разными методами формулы для расчета усилий дают противоречивые результаты. Рай'ница в результатах расчета очень велика, а для больших значений угла конусности доряа может достигать сотен и тысяч процентов, что свидетельствует о недостаточной изученности вопроса.

В работах, посвященных расчету предельного формоизменения даются формулы для вычисления предельной суммарной деформации полой заготовки без учета истории деформирования. Три таком подходе могут быть получены значительные погрешности для многооперациоиного дорнования и отсутствует воз-ложность вести оценку степени использования ресурса пластич-юсти материала, определяющей эксплуатационные свойства из-1елий.

Важны« аспектом технологии изготовления корпусов гидро-вшшдров являются получаемые точность размеров и шероховатость поверхности полости, которые в значительной степени явисят от этих же параметров исходной ааготевки. Имеющиеся | литературе сведения по этому вопросу относятся к дорнова-ию горячекатаных и холоднотянутых труб. Данные о достижимой очности и влиянии параметров технологии дорнования на шеро-оватость поверхности полости при использовании заготовок, обученных полугорячей вытяжкой с утонением стенки отсутс-вуют. Нет также сведений о достижимой точности заготовок ри полугорячей вытяжке с утонением стенки.

- а -

На основании результатов проведенного анализа и в соответствии с целью работы поставлены следующие основные задачи исследования:

- выполнить теоретический анализ напряжений, усилий и использования ресурса пластичности при дорноЕании со сжатием одним и несколькими дорнами последовательно и одновременно;

- определить достижимую точность диаметральных размеров' полых изделий при полугорячей вытяжке с утонением стенки;

- исследовать влияние параметров т>: кологии на шероховатость поверхности полости при дорновании заготовок, полученных полугорячей вытяжкой с утонением стенки;

- исследовать точность технологического процесса штамповки корпусов гидроцилиндров;

- разработать методику автоматизированного проектирования операции дорнования;

- осуществить освоение технологического процесса штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров.

Глава 2. Теоретическое исследование напряженно-лоформя роааияого состояния, уеммй и испольэгваммя ресурса пластичности при дорноваюм отвергав. Рассматривается общий случай дорнования отверстия со сжатием, включающий все характерные элементы силового воздействия на заготовку, которая разбивается на четыре участка (рис. 1). На первом участке металл пластически не деформируется , он упруго сжат усилием дорнования. На втором участке происходит основная пластическая деформация увеличения внутреннего и наружного диаметров трубы, а также деформация сдвига на верхней и нижней границах очага деформации в результате изгиба и спрямления стенки на входе и выходе из очага деформации. Третий и четвертый участки пластически не деформируются и представляют прошедшую дорнование трубу, к ней может быть приложено усилие сжатия в результате деформации в расположенном выше дорне, в связи с чем на границе второго и третьего участка может действовать осевое нормальное напряжение 6'р. Сопротивление трению на пояске дорна (Ш-й участок) пренебрежимо мало и в расчете не учитывается.

Для определения напряжений в очаге деформации (участок II) используем уравнение равновесия безмоментной теории обо-'!™!ек, которое для тонической контактной поверхности при

■ т-чнорке закона изменения толщины стенки 5-5п/У^т/р пси-

иимает ьид:

ибр бр

р — --б«.(1 + ц^«) о;

др 2

где бр и бср - нормальные напряжения, действующие в меридиональном и окружном направлениях.

Схема напряжений и смещений при свободном дорновании со сжатием

р *. 1

1

I ® /

- 1 Ч р

\ ^

тттшт

Рис. 1

Упрочнение металла в очаге деформации учитываем, ис-зльзуя закон в виде:

т

б3 - Е

(3-

(2)

1е Е и т - коэффициенты, постоянные по длине очага деформа-

ции, вычисляются с использованием кривых упрочнения для соответствующего перехода дорновзния по выражениям:

Ej - б0.2 + AeVi; mj - [in(60.2 + Аеп,) - InEj] /1п~—

Бдесь 6о. 2.' А, г» - коэффициенты аппроксимации кривой упрочнения; £j-г и Е] - суммарные степени деформации на этапах обработки.

Реиая уравнение равновесия (1) совместно с условием ' пластичности по постоянству максимальных касательных напряжений б<р - 6о - 6S с подстановкой закона упрочнения (2) при граничном условии: бр « бр( j+n при p-Rj. получаем выражения для нормальных напряжений при деформации j-тым дорном:

. р ^ 0.5 + bjr/Rj^j-bj 1 ( Р\Ъ> \

54)ry(3)

v m, - bj p 1 ; j

где bj - 0,5 + MCtg«3; 6p(j+i) - дополнительное нормальное напряжение на верхней границе очага'деформаций j-того дорна, являвшееся результатом сопротивления деформированию дорном, расположенном выае.

Приращение осезого нормального напряжения на входе в очаг деформации, вызванного сдвигом на границах очага деформации, находим методом баланса; работ, аналогично решению Е.А.Попова для вытяжки с утонением стенки:

Максимальное осевое напряжение б^ах, действующее на входе в очаг деформации j-того дерна, определяется суммированием брj по (3) с подстановкой p*Rj и ü6pi по (4).

Усилие дорнсвания одновременно J дорнами будет равно:

(5)

где 6pi max(j) - осевое нормальное напряжение на-входе в очаг деформации первого дорна.

• Дифференцируя по а выражение (5) для дорнования одним деданом, принимая при этом допущение об отсутствии упрочнения и, что « * 0; приравнивая производную нулю, находим значение

«опт. соответствующее минимуму усилия:

«опт - агсЬд кд1п(с11 + + Зо) (6)

Согласно формуле (6) при дорновании отверстий с относительными натягами ес|=0,02.. .0,1 и коэффициентами трения 1г=0,07.. .0,15 расчетная величина «0Пт колеблется в пределах 1 2,5...7°, что подтверждается практикой дорнования.

Проверка выведенной формулы для усилия производилась путем сравнения расчетных значений с экспериментальными данными, полученными Ю.Г.Проскуряковым. В диапазоне практически применяемых при дорновании значений основных параметров (а=3...5 град; ОЛЫ, 17.. .1,8; 1/(1-0,05.. .0,15), вычисленные по формуле (5) значения усилий отличаются от фактических не более, чем на 15%.

Используя полученное выражение (5), были построены графические зависимости усилия от <х, коэффициента трения д, натяга !Л1, относительной толщины стенки БАЗ и числа дорнов N при одновременном дорновании. Характерным для зависимости Р-Ил.р) является влияние ц на наличие и положение минимума усилия при изменении а. При матом ц с увеличением « усилие монотонно растет, что свидетельствует о превалирующем влиянии ка усилие сопротивления деформации сдвигу на границах очага деформации и незначительной роли трения, с ростом ц. на кривых Р»Г(с<) появляется минимум, при этом ссопт тем больше, чем больше ц. Из зависимости Р-Иа, 1/с1, И) следует, что положение минимума на кривых Р-Г(л) определяется величиной натяга на дорн и суммарного ка все дорны, одновременно деформирующие заготовку. Увеличение натяга на дорн приводит к сдвигу Рт1п в сторону бодьпих углов, а увеличение N сдвигает Рит в противоположную сторону. Установлено, что в диапазоне практически реализуемых углов «-3...10. град, и относительных натягов 1/<1-0.05...0,15 при одновременном дорновзнии отсутствуют углы, обеспечивающие ощутимый минимум усилия.

Для определения степени использования ресурса пластич-иости (ИРП) металла в процессах свободного дорнования отверстий со сжатием использована модель разрушения, предложенная В.Л.Колмогоровсвым и А.А.Богатовым. В общем случае юрнования N"дорнами степень КРП определяется суммой:

+ ?2Л)А1'21 + (7)

где индексы 1,2,3 соответствуют участкам деформации на входе (сдвиг от изгиба), раздачи стен..и и на выходе из очага деформации (сдвиг от спрямления стенки); Аи^Иб/Т) - показатель, учитывающий снижение ИРП при существенно немонотонном деформировании в результате "залечивания" дефектов.

Выражения для вычисления Уи найдены с использованием полученных реик ий для напряженного состояния и решения Г.А.Смирнова-Аляева " Г.Я.Гуна для деформированного состояния при раздаче, которые при аппроксимации диаграммы пластичности экспоненциальной зависимостью имеют вид: + о0)/2 / 1

VI О). 1 ----(—

Лр'КК^О))!-. (Ив1+(3)Ы й)

О! - $

ЛрК^1~<з>Ь; (м«г О) 2 \Гг V 1 + 3(03-1/0)'2+4Ь1'dD

(6)

Ш^-Ь!

(9)

где Лр - пластичность металла ри значениях показателей напряженного СОСТОЯНИЯ К-б/Т И из-(2бсг-бтах-бт4п)/(бтах-бт1п) соответствен-т выше (+) и ниже (-) линии разрыва; Г и С -коэффициенты аппроксимации диаграммы пластичности; 0, 01-1, ^ - диаметры срединной поверхности текущий, на входе и выходе из очага деформации.

На основании расчетов по выражениям (8), (9) посгчзены зависимости ИРП от параметров процесса дорнования. Анализ ре зу ль гг. .м показывает следую . С увеличением а степень ИРП монотонно растет, причем интенсивность роста не зависит от натяга. Увеличение (1 привод к снижению ИРП. При этом роль контактного трения возрастает с увеличением натяга 1о-вышение дробности деформации приводит к снижению ИРП, причем для одновременного дорнования в большей степени, чем для последовательного. Как при последовательном, так и при одновременное дорновании несколькими дорнами равномерное распределение степени деформации по дорнам дает снижение ИРП по сравнению с распределением натягов по логарифкичес;;ому закону.

Глава 3. Исследование геометрических параметров полот изделий, получаемых различными методами ОВД. Приводится анализ достижимой точности диаметральных размеров полых цилиндров, получаемых полугорячим выдавливанием и вытяжкой с утонением стенки. Поле рассеивания размеров поковки определено в виде суммы погрешностей, вызванных колебанием температуры поковки и штампа, представляющих собой усадку при температурах, отличающихся от расчетных на максимальное отклонение заданного интервала; погрешностей из-за упругой деформации матрицы; погрешностей, связанных с износом инструмента; пог-резьостей изготовления матрица и пуансона. Сопоставление максимальных погрешностей наружных и внутренних диаметров, рассчитанных по полученным зависимостям с полями допусков по СТ СЭВ 144-75 и ОСТ установлено, что при полугорячей вытяжке с утолением стенки при колебании температур поковки и штампа в интервале ДТ=аОО град, достижимой точностью внутренних диаметров сК60 мм является 11 кэалктет; для 120 мм>с1>60 ш -12 квалитет; при ДТ-50 град, для <К150 ми - 11 квалитет. При тех же условиях отклонения наружных диаметров - на квалитет выше.

Экспериментальные исследования влияния основных параметров технологии на шероховатость поверхности полости при дорновании заготовок, подученных полугорячей вытяжкой с утонением выполнено с использованием математического планирования. В качестве варьируемых параметров пркняты: число дорнов (№. суммарный натяг (1о), относительная толщина стенки №/4) и угол конусности дорна («О. Пределы изменения факторов приняты по рекомендациям опубликованных исследований с учетом особенностей дорнования заготовок с глухой полостью, а также исходя из номенклатуры корпусов гидроцилиндров, используемых в станкостроении. Заготовки под дорнование из стали 35 с диаметром полости 38 мм получали полугорячей прошивкой с последующей ьытядкой с утонением стенки, которые подвергались отжигу и дробеструйной очистке полости. Смазкой при дорнозаяш! схудлл сульфофрезод. Для измерения высотных размеров микрснеровпоотей погости Яд применялся профилометр типа П-10 (по ГОСТ 9504-60) с пределом измерения 3,2...О,08 мкм. 'сксперимект, включающий 25 опытов, ставился согласно матрице планирования с варьированием факторов ка трех уровнях. В реэулмате обработки эксперимента получено

уравнение регрессии, представляющее зависимость шероховатости полости от параметров дорнования в виде квадратичного полинома, адекватно описывающее экспериментальные данные, согласно которому увеличение N. 1о. Ь/А, а приводит к уменьшению шероховатости. При этом наибольшее влияние на шероховатость полости оказывает величина натяга, наименьшее - угол конусности дорна.

Исследование точности технологического процесса штамповки корпусов гидроцилиндров производили путем определения соответствия диаметра полости штампованных заготовок установленному отклонению. Использовалась методика, основанная на применении .математической статистики, позволяющая оценить достижимую точность контролируемого размера.

Выборка из 50 штук корпусов гидроцилиндров 1-40.022-09, изготовленных по исследуемой технологии с финишной операцией дорнование, подвергалась контрольной проверке геометрии з измерительной лаборатории ВНИИГИдропривсда (г. Харьков). Контролируемый размер - диаметр полости 40Н9 (+0'062) измерялся на трех уровнях нутромером с ценой деления 0,001 мм. Выявление и отсеивание в выборке резко отклоняющихся значений диаметров производили с помощью критерия Грэббса. Используя критерий согласия Колмогорова, установлено соответствие эмпирического распределения измеренных значений диаметров нормальному закону. Коэффициент точности технологического процесса, равный отношению поля рассеивания диаметра Лр=бб, где б-среднеквадратическое отклонение, к полю его допуска 5П составил Кт«0,982<1. Фактический коэффициент точности настройки е®, определенный как отношение значения смещения вершины кривой распределения случайной величины к полю допуска бп, получен меньше допустимого еДОп=(бп-6б)/25п. Тагам образом, поскольку Кт<1 и еф<еДОп> технологический процесс полностью удовлетворяет требованиям точности. При этом технологический допуск на диаметр, который можно обеспечить технологическим процессом составил 0,0614 мм.

Глава 4. Проектирование операции дорнояания и освоение технологических процессов штамповки точных заготовок корпусов гидроцнлиндров. На основе результатов исследования разработана методика автоматизированного проектирования операции дорнования. Алгоритм проектирования построен та1шм образом. что в автоматическом режиме определяются параметры тех-

нологии дорнования минимально возможным числом дорнов, обеспечивающие получение изделий без промежуточных отжигез с требуемой шероховатостью поверхности, точностью диаметра полости и с остаточной пластичностью металла, не превышающей заданного значения. Исходными данными для проектирования являются: информация о геометрии поковки, данные о свойствах материала, предельное допустимое значение степени ИРП, признаки способа дорнования (последовательное или одновременное) к метода распределения натяга по дорнам (логарифмический закон или равномерное распределение степени деформации), коэффициент контактного трения. Поиск параметров технологии, отвечающих требованиям заданный шероховатости поверхности полости и остаточной пластичности материала, ведется- в цикле по числу дорнов, начиная с одного, с выходом из цикла по достижению вычисленного значения накопленной степени ИРП меньшего, чем допустимое. Затем рассчитывается деформирующие усилия и диаметр калибрующего дорна. Разработанная программа проектирования на ЭЕМ пр^дусматоивает вывод результатов в виде таблицы и подготовь информации для вычерчивания эскизов заготовки под дернование и поковки.

Результаты, полученные в работе, положены в основу разработанных и освоенных процессов штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров для станкостроения и угольного машиностроения, не требующие механической обработки полости. За ;чет применения полугорячей бытяжки с утонением стенки и юследушего холодного дорнования отверстия достигается точ-гасть диаметра полости по 8...9 квалитетам и шероховатость юверхности 0,2...О,32 мкм. Технико-экономические показатели гавого техпроцесса: экономия металла до 157.; повышение КИМ к> 0,86; снижение трудоемкости до 607. и увеличение работос-юсобности гидроиилиндров в связи с применением цельноштам-юванного корпуса с поверхностью полости, сформированной хо-юдным пластическим де^рмировалием.

Технология штамповки точных заготовок корпусов гидроци-[индров принята ведомственной комиссией Минстанкопрома СССР I рекомендована к промышленному внедрению. Разработана и пе->едана Людиновскому агрегатное заводу техническая докумен-■ация, необходимая для организации серийного производства •очных заготовок корпусов гидроцилиндров для станкостроения.

Опытно-промышленная партия точных штампованных загото-

еок пщроцшшндров использована для изготовления гидроцилиндров привода задвижек ЗГО-150. которые прошли эксплуатационные испытания на углеобогатительных фабриках ПО "Антра-цитуглеобогащение" и продолжают использоваться как сменные малоизнашваемые детали задвижек.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнен теоретический анализ напряженного состояния при дорновании отверстий со сжатием с учетом основных характерных элементов деформационного и силового воздействия на деформируемый материал и упрочнения материала в процессе деформирования. Получены формулы для расчета напряжений и деформирующего усилия при дорновании одним и несколькими дорнами одновременно, в которых параметры напряженного состояния и усилия связаны с размерами заготовки, изделия и дорна, характеристиками кривой упрочнения и коэффициентом контактного трения. Формулы дают удовлетвор;ггельное совпадение результатов расчета и эксперимента.

2. Выполнен анализ влияния технологических параметров на деформирующее усилие при дорновании со сжатием. Показано, что при малом трении с увеличением угла конусности дорна усилие монотонно растет; с увеличением контактного трения на кривых Р'Па) появляется минимум, при этом угол, которому соответствует минимум тем больше, чем больше значение коэффициента трения. Увеличение натяга иа дорн приводит к сдвигу Ртт в сторону больших углов, а увеличение числа дорнов при одновременном дорновании сдвигает Ртт в противоположную сторону. Установлено, что в диапазоне практически реализуемых углов конусности дорнов «=3...10 град, и относительных натягов 1/с1=0,05.. .0,15 при одновременном дорновании отсутствуют оптимальные углы,обеспечивающие минимум усилия.

3. Разработана методика расчета степени использования ресурса пластичности при дорновании со сжатием одним или несколькими дорнами последовательно и одновременно, которая может быть использована для прогнозирования предельного формоизменения и назначения режимов деформации, обеспечивающих получение пластических свойств изделий, удовлетворяющих условиям их эксплуатации.

4. Выполнен анализ влияния техноло! ических ф;:кторюв на

использование ресурса пластичности при дорнсвашш. Показано, что увеличение коэффициента трения приводит к снижению степени ИРП. При этом роль контактного трения возрастает с повышением обжатия. С увеличением угла конусности дорна степень ИРП монотонно растет, интенсивность роста не зависит от обжатия. ПоЕыиение дробности деформации дает существенное ск:яение степени ИРП. Установлено, что равномерное распределение степени деформации по дорнам как при последовательном, гак и при одновременном дорновании дает снижение степени ИРП по сравнению с распределением натяга по логарифмическому закону.

5. Получен» зависимости погрешностей диаметральных размеров полых поковок при полугорячей штамповке от параметров процесса. Показано, что при изготовлении поковок с применением операции 'вытяжки с утонением стенки обеспечение колебаний температуры поковки и штампа в пределах 50° С позволяет получать поковки с диаметральными размерами до 150 мм в пределах квалитетов НИ и hll...Hl2 и hl2.

6. Получено уравнение регрессии, устанавливающее зависимость высоты микронеровностей поверхности полости от числа торнов, суммарного натяга, относительной толщины стенки и угла конусности дорна при дорновании заготовок, полученных полугорячей вытяжкой с утонением стенки.

7. Выполнено исследование точности технологического процесса штамповки корпусов гидроцилиндров, включающего операции калибровку прутковой заготовки с наметкой отверстия, прошивку, вытяжку с утонением степки, выполненные в режимах полугсрячей штамповки, и финишную операцию, дорнование, при комнатной температуЕ Показано, что технология обеспечивает получение точности отверстия полости по 9-му квалитету.

«8. Разработана методика автоматизированного проектирования операции дорнования. позволяющая в автоматизированном режиме рассчитывать процесс дорнования минимально возможным числом торнов, обеспечивающий получение изделий с требуемыми шероховатостью поверхности, точностью диаметра полости и со степенью использования ресурса пластичности, не превышающей зачанного значения.

9. Разработаны и освоены материало- и энергосберегающие технологические процессы штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров. Новые технологии приняты к промышленному

внедрению. Они обеспечивают экономию металла до 15Z, повышение КИМ до 0,86, снижение трудоемкости до 60% и увеличение работоспособности гидроцилиндров в связи с применением цель-ноштамлованного корпуса с поверхностью полости, сформированной холодным пластическим деформированием.

Технологические процессы штамповки точных заготовок корпусов гидроцилиндров могут быть исполььованы в автомобилестроении, тракторостроении, сельхозмашиностроении, авиастроении и других отраслях для изготовления корпусов гидро- и пневмоцидиндров, амортизаторов, шахтных гидростоек и других полых деталей, у которых, к полости предъявляются высокие требования по точности диаметра и шероховатости поверхности.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ НЭЛОКЕНЫ В РАБОТАХ

1. Металлосберегающая технология точной штамповки корпусов гидроцилиндров / В.И.Дорошко, А.А.Андрющук, Л.И.Семе-няка, м.Я.Элькин // Куэнечно-штамповочное производство. -1987. - N Ь. С. 4.

2. Изготовление гильз гидроцилиндров методом дорнования / В.И.Дорошко, Л.И.Семеняка, В.В.Салагаев // Технология и организация производства. - 1988. - N 3. С. 28-29.

3. Дорошко В.И., Семеняка Л.И. Оптимизация параметров лорнования корпусов гидроцилиндров // Совершенствование технологических процессов обработки металлов давлением: Межвузовский сб-к / РИСХМ. - Ростов-на-Дону. - 1991. С. 113-116..

4. Точность диаметральных размеров штампованных .корпусов гидроцилиндров / В.И.Дорошко, В.П.Бакров, Л.И.Семеняка // Конструирование и производство транспорта машин: Темах, сб-к научн, трудов. Вып. 24. - К.:'ИСИ0, 1994.'- С. 78-86:

5. Размерная точность изделий типа стаканов при полугорячей штамповке / Дорошко В.И., Данчеев A.C., Арон B.C., Бакров В.П., Семеняка Л.И. // Передовой производственный ОПЫТ. - 1988. N 8. С. 7-9.

6. Доришко В.И., Каравельский А.П., Семеняка Л.И. К вопросу изготовления гидроцилиндра для запорной и регулирующей арматуры гидротранспортных систем // Трубопроводный гидротранспорт твердых материалов / Тез. докл. Всесоюз. научн. -техн. конф. 'Тцдро^ранспорт-81", 11-16 августа 1981 г.

- москв-,1. - mi: - с. нл юз.

7. Дорошко В.И., Семеняка Л.И. Штамповка корпусов гидроцилиндров с использованием ГЩД // Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием / Тез. докл. научн.-техн. коиф. "Интенсификация производства и повышение качества изделий поверхностным пластическим деформированием", 30 мая-1 июня 1989 г. - Тольятти. - 1989. - С. 67.

8. Дорошко В.И., Семеняка Л.И. Напряжения и усилие при свободном дорновании отверстий / Луганский машиностр. кн-т. - Луганск, 1993. - 19 с. - Деп. в ГНТБ Украины 02.07.93, N 1339 - Ук. 93.

9. Патент СССР N 1807914, В21К21/04. Способ изготовления полых изделий / В.И.Дорошко, В.М.Гришин, Л.И.Семеняка, М.Г.Кабаков. А.А.Окукь, В.В.Курин, В.В.Салагаев. - Заявка N 5023688; Приоритет 22.01.93; Опубл. 07.04.93. Бюл. N 13.

А К О Т А П 1 Я

Семеняка Л.1. Розробка, досл»дження та освоения техно-допчного процесу штампування точних заготовок корпусов Ндроцшпндр^в.

Дисертащя на здобуття вченого ступеня кзндидата техн-чних наук за фахом 05.03.05 - проц^:и та машини обробки тис-ком, Сх1днсукра!нський державний университет, Луганськ, 1995. Рукопис. ' •

Захищаються 8 наукових праць та 1 патент, як! м^стять в соб1 теоретич)ч Д0СЛ1Дження силових та деформащйних режимгв операш I дсрновання; експериментапъких дослдаень геометр-14них параметрIв в операшях нашвгарячего витягнення з стоншенням ст1нки та дорнования; тсш1ст1 технолог¡чного процесу штампування заготовок корпус¡в пдроцшпш^в; методику автоигатизованого проектувалня операшI дорнования. На П1дстав1 результат!в досл1дження розроблен1 та освоенI технолог II штампування точних заготовок корпус I в г^роцшн-ндр1в. Нов! технологи прийняп до промислового впроваджен-ня, приводиться дан! про Тх ефектиЕН1сть.

КлючовI слова: штампування, нап1вгаряче витягнення з стоншенням стпжи, дорнования, зусплля, деформовашпсть, точчг:-ть, гаорстк!сть поверх^, росурсо&Сер 1 гання.

ABSTRACT

Semenyaka L.I. Development, research and mastering of technological process stamping of precision blanks of the hydraulic cylinder bodes.

Dissertation for the scientific degree of the candidate of technical sciences on a speciality 05.C3.05 - processes and machines for pressure treatment. East Ukrainian State University, Lugansk, 1996. The manuscript.

8 scientific papers and 1 patents being defended which contain the theoretical research of force and deformation regimes of meridrelling; experimental researches of geometrical parameters in operations warm drawing with ironing of a wall and mendrelling; accuracy of technological process stanping of blanks of the hydraulic cylinder bodes; a technique of automated designing of operation mendrelling. On the basis of results of researches technologies stamping of precision of blanks of the hydraulic cylinder bodes are developed and mastered. The new technologies are accepted to industrial introduction. Data on their efficiency are cau- . sed.

Key words: stamp, warm drawing with ironing, mendrelling, force, dfifonnablllty, accuracy, surfase roughness, sa- , vlrig-resource.

Подписано к печати 4;oi.S7. Формат 60x84.1/16, п.л, 1.0. Заказ St.. Тира* 100 экз.

P'mwiwir ВУРУ: 3480?4, г. Луганск, щ». Мгд?.лл*чщ\ роя