автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка методики определения и повышения точности размеров цилиндрических деталей без фланца при однопереходной вытяжке листовых заготовок



r\

V:

На правах рукописи

ГРИГОНЯН Вардан Вальтеров»:

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ РАЗ!,ЕРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ БЕЗ ФЛАНЦА ПРИ ОДШПЕРЕХОДНОЙ ВЫТЯЖКЕ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК

CS.03.05. - Процессы и малины обработки давлением

А В I О Р £ О Е Р Д 1

/Шссофтацли из соискание уче.кол степени кандидата техитесгаг. kôvic

i ЮСКВ s

199;

Работа выполнена в Московском Государственном .Техннчеао.' Укиверсихете имени Н.З.Еаумана.

Научный руководитель - Засл. деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Овчинников А.Г.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Матвеев '.Д.

- кандидат тех...неских наук, доцент Ильин Л.Н.

Ведущее предприятие - ГП НПО "Техномад!"

Заяшта днссертадии состойся '¡¿и" у оА^С'СусК 1995 года в /7 часов на за. здании диссертациомого совета К 05^.15.13 в Московском Государственном Техническом Университете им.Н.Э.Баумана по адресу: 107005, Москва, 2-я Бауманская, уй., дом 5.

Ваш отзыв на автореферат в одном экземпляре, эаверг иый печатью, просим направлять I.. указанному адресу. '

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

Автореферат разослан 1995 Г.

Ученый секретарь диссертационного / _

совета, к.т.н., доцент // Шубин II.Н.

/

Подписано к печати 10.11.95. Заказ 385 . Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Типография МГТУ им.Н.Э.Баумана

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем. В общей совокупности задач обеспечения качествз изделий важнейшее значение имеет достижение точности геометрических размеров и формы цилиндрических деталей. Точность улучшает технологичность деталей при выполнении сборки, обеспечивает возможность автоматизации и повышение срока службы. Особое значение точность имеет при ремонте изделии - многократной сборке-разборке для увеличе;.,ш стойкости деталей и снижения их себестоимости. Классы деталей для которых решается задача: детали пневмо-гидросистем, газовой и химической аппаратуры, эл:ктроннолучевых трубок, измерительных опгичесчих приборов, цоколи нормально-осветителът. : ламп, втулки шлангов насосов и др.

Совершенствование конструкции приборов, машик и аппаратуры с целью повышения надежности и точности работы обусловливает применение в их узлах цилиндрических деталей с ужесточенными допусками на геометрические размеры и отклонеыя формы. Совпадение заданных и технологически возмогших размеров при Еытяжке цилиндрических деталей повышает эксплуатационные характеристики деталей, их качество и несущую способность. Однако существующие методики расчетов вытяжки позволяют ...апь определить критические степени деформации и напряли лия и не учитывает возможности оценки достижения заданной точности.. Практически оусутствут также теоретические разработки в данном направлен™. Поэтому разработка методики проектирования технологического процесса в: тяжки, позволяющей получить заданную точность детали, являет~я актуальной дачей.

Применяемые в настоящее время методы обеспечения точности основащ на эмпирических и табличных зависимостях, и поэтому не учитывают многообразия параметров и факторов процесса вытяжки. И в настоящее время при необходимости изготовления точных деталей вводят дополнительные операции калибровки и правки или экспериментальным путем доводят рабочие размеры инструмента; все эти действия приводят к увеличен™ трудоемкости изготовления детг лей и инструмента, существенному снижению экономических и других показателей, ухудшению конкурентоспособности'изделия. Для оценки влияние различных факторов на точность размеров деталей необходимо математическое моделиров ше процесс,? вытяжки, позволяющее с приемлемой точностью рассчитать текпалогтескуп операцию, а также прогнозировать появления тех или иных отклонений от задан-

ньк геометрических параметров дет элей.

На технологический процесс вытяжки и на формирование конечных размеров деталей влияет целый ряд факторов: физико-мехс-ли-ческие свойства и размеры заготовки, уело: ;:я трения, сила прижима, коэффициент вытяжки, радиусы скруглений кромок матрицы и пунсона, которые может учесть математическая модель процесса вытяжки.

Целью работы является разработка методики определения и повышения точности разме; лв цилиндрических деталей без фланца при однопереходной вытяжке на базе исследования точности поперечных размеров и формы детахэй и расчет геполнителькых размеров матрицы и пуансона дьл изготовления деталей ловышенной точности и увеличения износостойкости инструмента при исключении систематических погрешностей.

В соответствии с поставленной целью основными научными задачами работы являются:

- разработка математической модели и программы автоматизированного расчета процесса осесимметричной вытяжки ."_:с-товой заготовки с использованием то; ^идальных координат;

- разработка методики расчета точности поперечных размеров осесимметричных деталей без фланца, изготовляемых за одну вытяжку цилиндрическим и фасонным пуансоном;

- оценка влияния основных параметров процесса осесимметричной вытяжки (коэффициентов вытяжки и треьия, физико-механических свойств материала детали, относительной и исходной толщины заготовки) на точность п -перечных размеров;

- экспериментальное чсследов' ие точностл деталей, изготовляемых цилиндрическим и фасонным пуансоном;

- разработка методики расчета размеров • рабочих частей штампов для "зданной точности деталей;

- разрабс~ка новых конструкций рабочих частей штампов, повышающих точность деталей.

Методы исследования. В работе применяюсь расчетно-аналити-^еские и эксперименталыг.'э методы исследования.

Расчетно-аналитические методы исследования основаны на без-моментной теории оболочек с использованием полярных, ' :;шшдри-ческих и тороидальных координат, теории пластического течения, теории упругости, основ строительной механики и итерационного

метода решения системы уравнений с применением ЭВМ.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на универсально-испытательной малине УИМ-50 с применением контрольно-измерительных приборов: толщингчера, микрометра, штангенциркуля. Обработка результатов экспериментов производилась на основе теории вероятностей, математической статистики,, численного анализа с использованием ЭВМ.

Научная новизна. Создана модель формирования отклонения, размеров и формы деталей как результат вогжтвия комплекс. технологических- и конструктивных параметров и факторов, физико-механических свойств и размеров заготовки.

Разработана математиче .кая модель взаимосвязи конечных значений поппечных размеров деталей с основными параметрами'и факторами процесса вытяжк«, вызывающими отклонения от номинальных размеров.

Проведен анализ напряженно-деформированного состояния участков на скруглениях матрицу и пуансона в процессе вытяжки, осуществленный с использованием уравнений равновесия и соотношении теории упруго -пластических деформаций упрочняющегося тела в тороидальных координатах.

Теоретически выявлена л экспериментально подтверждена возможность увеличения точности поперечных размеров цилиндрических деталей (на 2 квалитета) путем исключения упругого изменения размера деталей и использования ноеого пуансона.

Практическая ценность. Разработанная программа зтоматизи-роваг: ого расчета процесса однопереходной вытяжки цилиндрических деталей на языке Turbo Pascal 6.0 позволяет определить напряженно-деформированное состояние в каждой точке Еытг^иваемой заготовки в любой момент времени, конечные размеры и' "квалитет их точности полученной цилиндрической детали, а также оптимальные значения относительного зазора , относительного радиуса округления и коэффициентов трения и вытяжк...

Предложена методика конструирования пуансона, о^-зспечкгтю-щего повышение точности размеров (на 2 квалитета) для • деталей с диаметрами 30-180 ш путем исключения следующих погрешностей: неравномерности толщины детали по ее высоте, деформаций разгрузки и др.

Даны практические рекомендации по использованию программы и методики в лабораторных и производственных условиях.

Апробация работы. Основные разделы диссертации доложены и обсуждены:

- на научно-технической конференции " Механика и новые технологии ". г. Севастополь. 1995 г.;

- на Юбилейной конференции, посвященной 165-летш МГТУ им.Н.Э.Р-умана. г.Москва. 1995 г.;

- на научных семинарах кафедры "Физико-механические процессы и оборудование автоматг^ированной обработки давлением" МГТУ

' им.H.Э.Баумана в 1993-1995 гг.

Публикации. Оснор"ые положения работы опубликованы в 2-х печатных работах

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, с.дих выводов, списка литературы ь приложения. Работа излажена на 1 i страница и содержит 120 страниц машинописного текста, 35 рисунок, 9 тайлиц, список литературы из 152 наименований.

КРАТКОЕ ООДЕРЕАНИЕ ДИССЕРТАЦИЙ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и общзя характеристика рзботи.

В первой главе на основе литературных источников дано состояние вопроса, установлена актуальность решаемой задач!! -технологического обеспечения точности размеров и формы цшшгдричесшн деталей, изготовленных о^лопереходной вытяжкой из листовых заготовок.

Рассмотрены используемые для изготовления цилиндрических деталей различные материалы заготово:': и способы вытяжки, из га-тор jx наиболее распространенным способом вытяжки является вытяжка жестким пуансоном.

Освещены различные методы исследования процесса осесиммет-ричной вытяжки, раскрыты их преимущества и недостатки.

Отмечен большой вклад А.Д.Матвеева, А.Г.Овчинников", Е.А.Попова, С.С.Соловцова, А.Д. Томленова, Л.А. Шофмана, О.П.Яковлева, ь развитии инженерной теории вытяжки.

Дан анализ аналитического и графического методов исследования полей линий скольжения применительно к операциям чистовой штамповки.

При решении многих задач пластического течения используют численные методы решения исходных дифференциальных ураекени".

Расчеты осесимметричных процессов формоизменения листовых заготовок можно выполнить путем последовательного применения процедуры вычисления параметров отдельного элемента заготовки и метода итераций. Такая единая методика газработана Д.Ву, Е.Кафтаноглу, А.Е. Тигляновым.

Представлены данные по точности размеров цилиндрических деталей таких исследователей как М. Г.Зубцов, В.И.Кухтаров, В.П.Медведев, С.М.Поляк, В.П.Романовский и др.

Отмечено их сравнительное единообразие с точки зрения учета факторов, влияющих на точность, а также указана их противоречивость. Основными факторами названы конечные размем деталей, толщина и диаметр исходного материала. Установлено, что ни в одной рабо:) данные по точности не связаны со всеми основными параметрами процесса вытяжки, такими как вид материала, коэффициенты трения и вытяжки, сила прижима, радиус скруглечия рабочлх частей матрицы и пуансона, Елияние пластической и упругой деформации, изменение температуры заготовки.

На основе анализа литературных и производственных данных выявлены возможные отклонения фор мы и размеров цилиндрических деталей, являвшееся результатом воздействия ряда технологических факторов. Описаты существующее мероприятия по их предотвращен™.

Вторая глава посвящена исследованиям источников появления погрешностей.

Основным видом оборудования для вытяжных операций являются кривошипные и гидравлические прессы, погреиности работы которых сводя ^я в основном к упругим деформациям станины и ползуна и зазорам между ползуном и направляющими, влияющие на формообразование деталей.

Рассмотрено влияние материала, длины, и термообработки нап-р?-лянщих ползуна на точность его движения.

Важной проблемой для изготовления дета-ей с заданной точ-нг?тъ» является определение минимально допустимой жесткости

класса.

Качество изготовления штампа в значительной мере определяет точность размеров и форму изготовляемых деталей. Вопросы стойкости штампов тесно связаны с достижимой и экономически целесо-образ1?ой точностью штамповочных операций, хак как ускоренный износ штампов приводит к понижению точности штампованных деталей.

Рассмотрено влияние используемых материалов для деталей вы-

тяжиых штампов, методов их. упрочнен;ш и конструктивно-технологических особенностей штампов на точность размеров и формы еытгги-ваемых деталей.

При вытяжке особое значение для обеспечения размеров и формы приобретают стабильность механических свойств, физико-химического сс тояния и минимальная разнотолщинность штампуемого металла.

Показано, что способы получения листов оказьшавт влияние на процесс формирования размеров деталей.

Присутствие каждс "> отдельного химического элемента, входящего в состав штампуемого металла, суцес геяао влияет на технологический процесс вытяжки и, следовательно, на конечные размеры и форму вытягиваемых деталей.

1 уменьшением размеров зерна по сравнению с оптимальным' возрастает сопротивление деформированию, увеличиваются упругие деформации, определяющие точность размеров штампованных деталей, повышается износ рабочих поверхностей пуансонов и матриц.

Наиболее благоприятной структурой стал:, для вытяжных операций является феррит или феррит с небольшим содержанием пластинчатого перлита, который снижает ее пружинение, чем и обеспечивается получение деталей с более точными размерами.

Рассмотрено влияние анизотропии металла на конечные размеры деталей.

Рассмотрено использование различных смазочных материалов и их влияние на точность вытягиваемых деталей.

Сделаны предварительные выводы о степени влияния каждого кз перечисленных факторов на г чность д талей,

В третьей глазе представлена методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.

Для проведения т-оргтического исследования необходимо математическое моделирование процесса еытяжи с учетом контактного трения, изменения толщины, анизотропии и упрочнения материала.

Расчетная схема, примененная при моде;. :ровании процесса вытяжки согласуется с безми-юнтной теорие" оболочек.

Исследование проводили в рамках механики сплошной среды при использовании положений варианта пластичесжго течения, предложенного Р.Хгшюм для случая тра^сверсально-изотропного материала.

Деформируемая заготовка по условиям деформации разделена на

пять характерных участков;

- плоский фланцевый, находящийся под прижимом ;

- тороидальный ка рабочей кромкэ матрицы ;

- конический, не соприкасавшийся с инструменте : ;

- тороидальный на рабочей кромке пуансона ;

- плоский, донный, под плоским торцом пуансона ..

Математическую модель процесса соз-»=ят для каждого из пяти характерных участков, с использованием метода последовательных нагружений и вычислительного метода итераций.

Число этапов, на которое разбивается процесс, ограничивают двадцатью этапа,от.

При моделировании процесса используют уравнения равновесия, ссотношеш.л логарифмических деформаций, приращений интенсивности деформаций с приращениями главных напряжений, аппроксимированную функцию кривой упрочнения, соотноиения ЛеЕИ-^оде.

Расчет компонентов напряженно-деформированного состояния начинают с элемента, для которого известны граничные /сдовия.

Используя значения логарифмических деформаций (1) с соблюдением условия несжимаемости материала (2) для каждого элемента определяют приращения логарифмических деформаций при переходе от (з-1)-ого и о'-!.-./ этапу нагружения (3):

= ¿П (1); с/5г+ с/6(2); ¿6, ,, (3).

Для каждого фиксированного элемента подсчитывают значения

лркра^ния интенсивности деформаций:_

& - (4>

При упруго-пластическом подходе сеязь деформаций и напряжений задают в линейном ьиде и представлег:* в виде соотношений Ле:л1-Лоде с учетом анизотропии штамтг/емого материала:

Представленные уразяения с уравнениями равновесия, преобразованные к конечно-рас-н ос ткому в>щу образует замкнутую систем. Процедура вычисления косит характер последовательных приближений со степенью точности 0.2л.

Окончанию последовательного расчета элементов участка соответствует выход элемента за пределы границ участка.

После выявления компонентов напряженно-деформированного состояния на основе закона A.A. Ильюшина о разгрузке определяют деформации разгрузки после снятия нагрузки:

Далее определяются изменения размеров цилиндрической детали при разгрузке, изменении температуры и вызванные-износом инструмента.

Результирующее и?"енение разме'чэв детали будет равно:

тве; э деформациями разгрузки, неравномерностью толщины, износом инструмента, изменениями температуры заготовки и случайными погрешностями.

Для подтверждения достоверности математической модели проведен факторный эксперимент на оснозе несимг^тричного, насыщенного плана Рехтшафнера.

В качестве исследуемых параметров, определяющих формоизменение заготовки, были приняты толщина стенки Ь и внешний диаметр <1. Предварительными исследованиями установлено, что при формоизменении доминирующими являются следующие факторы: г/Ь0- относительный зазор между пуансоном и матрицей, (1оЛ))100 - относительная толщина заготовки (1о,0 - соответственно исходная толщина и диаметр заготовки), К - коэффициент вытяжки.

Значимость параметров "одели пр-веряди по критерию Стьюден-

та.

Проверка гипотезы адекватности и математической модели реальному процессу вг^яжки проводилась по критерию Фишера.

В процессе исследования использовали круглые заготовки из латуни Л62 и коррозионно-стоикой стали 12Х18Н9, предварительно сыруйлениые иэ ленточного материала.

Эксперименты провод"пи на универса^ной испытательной машина УЙМ-50 с номинальным усилием 0.5 МН. Скорость перемещения плунжера поддерживалась постоянной и равной 20мм/мин.

В качестве деформирующего инструмента использовали вытяжной штамп. При измерениях пользовались микрометром, толщиномером и штангенциркулем.

(7)

изменение размеров, вызванные соответс-

В четвертой ггчве разработаны теоретические основы определения точности, изложена заработанная математическая модель операции вытяжки и методика определения конечных размеров деталей.

Плоский фланцевый участок разбивается на 20 кольцевых элементов. Определяют исходный и текущий радиусы (д+1)-го элемента, логарифмические тангенциальные деформации, деформации по толщине, приращения деформаций при переходе от (;)-1)-ой к ¿-ой стадии.

Интенсивность деформаций определяется как суша значений интенсивности деформаций элемента на предыдущем этапе и приращения интенсивности деформаций:

Используя соотношения Леви-Лодэ для трансверсадьно-изотроп-ного материала, уравнение равновесия, преобразованное к конечно- разностному виду запив*, гея так:

Систему уравнений решают итерационным методом. В данной системе условие пласт юности (энергетическое условие Мизеса-Ген-

соблюдается автоматически благодаря уравнениям (4) и соотношениям Леви-Лодэ (б) и (6).

Из.уравн тия (10) определяется первое приближение растягивающего напряжения, сравнивая которое с предыдущим, должно удовлетвориться следуи~дее неравенство:

Сг-ц ,3

При невыполнении этого условия уточняется значение толщины ^ которое ранее задавалось произвольно, по следующим формулам:

Ж ^

<0,002 . (и)

= «-о е

= I р . (14)

Процесс ктер-щии повторяют до выполнения условия (11). Расчет определенного элемента заканчивают при его переходе на скругленную кромку матрицы, т.е. при выходе за пределы участка. Аналогичным образов рассчитывают искомые параметры для оставшихся элементов на всех этапах.

Далее рассчитывают тороидальный участок. Данный участок разбивают на 35 кольцевых элементов. Перемещение элемента задают как изменение угла между нормалью элемента по толщине и осью симметрии.

Для определения параметров напряженно-деформированного состояния элементов тороидальных участков нз матрице и пуан^не используют тороидальные координаты.

Тороидальные у четки на округлениях матрицы и пуансона рассматривают'соответственно как внутреннюю и внеинюю четверти тора,, относительные деформации для которых равны:

Зи - __ ^п^Соаур

чад© Ни» ~ йерёмещенкя соответственно в направлениях коордк-чвзгггх- кривых У<р ' и (верхний и нижний знаки присваивают со-отаетстветшо 'уравнениям для участков на мзтрице и пуа-'соне);

'^¡иЧ Уц) -

Лог«ркфй&&скй®''Деформации определяются:

а) де'фс^Щргя, по толщине £р> - //| - ■ ; (16}

б)-тангенциальная деформация 5д.

\

Уравнения равновесия элемента в дифференциальной форме.-

"Й" V + С18)

. С- -5«р / г - г- » Ал«/? Г?* л

и?)

Влияние изгиба учи' вант следуюпм выражением:

Ор = 0,85 ' (20)

¡Заменяя в ур^-шениях (18) и (19) касательные напряженияТуу через (7р , учитывая (20) и преобразовывая их к к^нечно-раэ-ностному виду, получаем полную систему уравнений, которая решается по аналогии с предыдущим участком.

При определении напркленно-деформкрованного состояния конического участка в качестве параметра, определяющего номера этапов, задается перемещение (ход) пуансона аЗ:

д 3»дЕ(п+20)/20, (21)

п - количество элементов переходящих в конический участок в течение процесса вытяжки. Перемещение пуансона на о-ом этапе равно:

5; - З^+дБ , (22)

где - перемещение пуансона до 0-1)-го этапа.

Учитывая (22), а также геометрические параметры инструмента и заготовки угол ц>( между нормалью к элементу и осью симметрии

» 1/2П П Г <

где а= Тм-*-1п ^ ; Ь- + .

Далее определяг-ся окружные и меридиональные радиусы кривизны поверхности первого элемента, находящийся на стыке границ тороидального участка на пуансоне и конического участка:

Теы/ций радиус рассматриваемого элемента равен:

Остальные уравнения, необходимые для получения замкнутой системы, идентичны уравнениям (9)-(14). Далее проверяется условие (11) :: при положительном исходе рассчитывается следующий элемент, при отрицательном необходимо уточнение значений окружного и меридионального радиусов и угла, принятых ь первом приближении аналогичным параметрам "первого элемента, текущей толщины элемента, ганке принятой произвольно.

На донном участке материал вытягивается в условиях дзухос-

ного напряженного состояния - растягивающих меридиональных и тангенциальных напряжений.

Участок разбивают на 20 кольцевых элементов. Первым считается элемент, находящийся в центре круга, для которого необходимо задать начальное условие:

при £ = о 6То = -- ^ -¿во< .

Значения исходного и текущего радиусов определяется:

1 /з ~~Т- Г\ 2±о ' (27)

Далее используют уравнения (З)-(И).

Уравнение равновесия выглядит следующим с-бразом:

Одной кз важнейших причин, определяй!?« изменение размера дег^л, является упругая деформация после снятия деформирующего усилия и удачешш детали из штампа.

При решении данной задачи принимают г:-:;г ?езу о полной разгрузке деформируемого тела (предполагается паяние отсутствие остаточных деформаций).

' Деформируемую заготовку разбивают на 3 участка:

1.) участок сйормироважий при переменном счаго деформации (прл зозрзотшши ргстягккзшщего напряяенкк до маказаадъной ваки-чкаа); ' -

2) уягсток сфор^фовашши при переменном очаге деформации (пра убиааиич значгглл рзоткгяь^ацего напряжения);

3) кольцевой участок у открытого торца.

для первого я второго учзсглое значение тангенщш'ьиок сос-тавлдщэ" де<£ср*!ацкк разгрузки равно:

' Рр _

Ое. _ ' • (29)

Так как у наружного кольцевого участка в течение всего процесса отсутствует растягивающее напряжение и -&с » С тангенциальна:? деформация разгрузки ка третьем участке:

- С";

&0£ - • (30)

Для первого участка в уравнении (29) используют мансималь-, ное значение растя/ивающего напряжения, возникающее при перемещении края фланца на расстояние =0.607>йа (йа-радиус заготовки) , для всех элементов этого участка.

В уравнении (29) (для второго участка) значения напряжений соответствуют ' максимальному значению растягивающего напряжения для каждого рассматриваемого элемента в отдельности в течение процесса вытяжки и определены при расчете математической модели.

Имея значения тангенциальной деформации определяют изменение размера каждого элемента после разгрузки:

д ¿Г = 6 ^ • с/ , (31)

где с! - диаметр детали. 1

Рассмотрены влияние некоторых существенных факторов, в частности, изменение температуры детали и инструмента в процессе вытяжки, неточность размера и износ инструмента, а также случайные изменения параметров процесса на конечные размеры деталей.

В пятой главе проведено экспериментальное подтверждение математической модели и результаты опробыванкя разработанного способа конструирования пуансона, ювышащего точность деталей.

Сопоставление экспериментальных значений толщин и диаметров по высоте детали с расчетными показало, что 1и несовпадение составляет не б^лее 7.5 7. (для толщины) и 9 % (для диаметра).

Представлены графические зависимости параметров формоизменения заготовки ^и Б от основных технологаческих фаоторов процесса: относительного зазора - гЛо,коэффициента вытяжки- к, относительной толщины - . ;о/0)100 и исходной толщины заготовки-^.

Значения то-чщш и диаметров деталей получены. соответственно для латуни Л62 (12 и 9-13 кзалитеты точности) и для стали 12Х18Н9 СИ л 10-14 квалитеть' точности).

Выявленные законы изменения геометрических размеров деталей и причины такого изменения позволили наметить пути уменьшения влияния рассмотренных факторов на точность размеров цилиндрических деталей.

В соответствии с результатами теоретических и экспериментальных кеследозакий был спроектирован фасонный пуансон. Диаметр пуансона в каждом определенном с чении равен:

где 01 н ~ ношлальный диаметр детали;

До1[ - результирующая величина погрешности в данном сечении, определяемая из уравнения (8),

По совокупности полученных значений ..осгроены экспериментальные графики и составлена сравнительная таблица влияниг: формы пуансона на точность размеров.

При вытяжке фасонным пуансоном достигалась точность диаметральных размеров на 2 квалитета выше, а отклонения значений толщины по всей Еысоте детали почти не отличались от тех же'значений при-, использовании цилиндрического пуансона.

ОВОЩЕ ВЫВОДУ

1. На основе выполненных исследований даг.ы научно-обоснованные решения, состоящие в возможности теоретического определения, повышения и обеспечения заданной точности цилиндрических деталей без фланца, внедрение которых ускоряет научно-технический прогресс в технологии штамповки указанных деталей из тестовых заготовок, обеспечивает увеличение износостойкости инструмента и производительности, а также .способствует ритмичности работ'-и снижает себестоимость деталей. '

2. На основании результатов исследований выявлены основные технологические и констт /ктивные факторы, непосредственно влияющие на отклонения размеров цилиндрических деталей при вытяжке," и источники их появления, проведен их анализ. Дана • качественная оцс ка влияния факторов на точность размеров,• которая позволяет выявить из них наиболее существенные: физике-механические свойства материала, погрешность изготовления штампа, износ штампа, пластические и упругие деформации заготовки, . температурные деформации. Влияние этих факторов следует учитывать при проектировании детали и технологического процесса.

3. Разработана методика анализа напряжение деформированного состоянгл эаготовчи при вытяжке с использованием пошагового метода нягружения на основе теории течения и безмоментной теории оболочек, с учетом тороидальных координат. Созданы математические модели: процесса вытяжки деталей из листовых заготовок, учит^а-сщкэ основные параметры процесса деформирования и процесса формирования' точности размеров с учетом изменения толщины детали, физико-механических свойств и анизотропии заготовки, контактного трегия, геометрических параметров инструмента, коэффициента вы-

тяжки. Модель реалг ювана в виде программы для ПЭВМ (с использованием итерационного метода реше. л). Математическая модель позволяет определить распределение напряжений и деформаций в деформируемой загс.'овке в течение всего процесса, что необходимо для определения изменения размеров при разгрузке детали и, тем самым, появляется возможность прогнозировать отклонения размеров вь.'ягиваемой детали и оптимизировать технологический процесс вытяжки.

4. Разработана методика расчета точности размеров деталей с . учетом их разгрузка (после снятия деформирующего усилия). Исключение упругого изменения размеров позволяет в среднем увеличить точность поперечных размеров деталей на 2 квалитета.

5. Показано, что определяющее влияние на характер формирования отклонений размеров оказывают геометрические размеры инструмента ( рздиус скругления кромки матрица, зазор между пуансоном и матрицей), загото-ки (относительная толщина, толщина и допуск на нее) и коэффициенты трения и вытяжки. При выиоре определенных значений перечисленных параметров для проектирования технологического процесса вытяжки можно значителенэ уменьшить величину отклонения от назначенных размеров цилиндрической детали.

6. Благодаря исключению утонения верхней части вытягиваемой заготовки детали значительно уменьшились нормальные напряжения на калибрую^ л поясок вытяжной матрицы. Это обеспечило увеличение износостойкости матрицы (в 3-5 раз) при сохранении требуемой точности детаг-й.

7. Теоретически и экспериментально иссле/ -ваио влияние технологических параметре на конечные размеры деталей. Установлено, что

- уменьшение относительного зазора до 2/1-1.2 и коэффициента вытяжки ч,о К-1.6 при увеличено! исходной и относительной толщин заготовки соответственно до Ь=0.4 мм и (1/0)100-0.4 приводит к наименьшим отклонениям от требуемых значений толщины детали: для латуни - от 3.6 X у донышка до 10.5 % у свободного края ; для коррозионно-стойкой стали от 3.1 до 9.4 X;

- при уменьшении значении всех перечисленных выше 1. фаметров со ответственно до г/Ы1.2, К=1.6, Ь=0.2 мм, (Ь/Б>100=0.3 максимальные отклонения диаметров ст требуемых - 0.6 X для латуни и 0.7 X для коррозионно-стойкой стали.

8. Удовлетво.-ительная сходимость полученных теоретических результатов с данными, известными из литературы, а также экспериментальными данными, позволяет рекомендовать разработанную математическую модел. к использованию в САШ' ТП. Математическая модель может быть использована автономно для анализа и определения оптимального сочетания параметров - технологического процесса вытяжки.

9. Установлена возможность повышения точности размеров цилиндрической детали за суэ1 исключени-т влияния непостоянства толщины по высоте и деформаций разгрузки; для этого предложен способ конструирования фасонного пуансона, позволивший увеличить точность.поперечных размеров деталей в среднем на 2 квалигета по сравнению с результ.гтами при использовании цщцс /;рического пуансона.

10. Разработанная методика и математическая модель были использованы в ШЛЗ при разработке технологических процессов вытяжки цоколей ламп накаливания Е27 и деталей оптики элег'.трон-но-лучевой трубки. Ожидаемый технический и технологический результат: увеличение точности поперечных размеров', износостойкости штампов, производительности и коэффициента загрузки оборудования, снижение себестоимости.

„ Основное содержание работы отражено в следующих работах:

1. Гоигорян В.В. Влияние изменения толщины и упругого пру-хинения на точность цилиндрических деталей при вытяжке /' Исследования в области теории, технологии к оборудования штамповочного прозводства : Сырник научны- трудов.- Тула, 1995.- С.24-26.

2. Ковалев В.Г., Григорян В.В. Бксперимент^льное определение размеров деталей при вытяжке // Вестник машиностроения. -1995. С.36-38.