автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Разработка научных основ малоотходной штамповки осесимметричных заготовок

ИКБВОКИП \<ШШЧЕСК1!Й ИНСТИТУТ

РГ6 од

, ,;Г,а На правах: рукописи

1 п\>а ¡;

черш михлил ^осуЪтобич

УДК 621.9.26-4X2 • 621.97.042

РАЗРАБОТКА НАУЧШ-ЗХ ОСНОВ МАЛООТХОДНОЙ ЙТЖПОВКЙ ссжжжгогаш; заготовок

Споцгдльностл: 05.02.08 - Технология «пгапюотрооим 05.03.05 - Проиоссч л маоттнн обработка давление:,!

Авторе ф-9 р а т диссертации на соискание ученей отепанп доктора технических наук

Ижевск - Х993

Padora шлю,тлена в ifeSDCi'CM метпиеском :шстнтута

О].зткллыш0 оппоненты: доктор технических наук,' профессор

йлктриев A.M. доктор ioi'irj49Ci'.iLX nayхс, профессор

Waxiiaa E.G. доктор технических ¡¡ayи, профессор ■ Савр'ш О.И.

Белуяое предприятие: Проиговдстгоннив ойьодннегшо "Насталь"

&вдта оосток*ся " " 1993. в Jj^ часов на

7

заседании спецз.'а-тнэнропйыгого о со о та ДР 0o3.0I.0I Б Кков-ском шкшичоском ипстктухо по адрзоу: -4260CS, r.lto.jck, ул.Студенческая, 7.

С даооер5с!ц:".9Й «сено ознакомиться в баолпотеке ИГЛ. Ватт отзыв на автореферат,эгьерешей печатью, просим капрапитг. по указанлому адресу.

Автореферат разослан " ь

1993 г.

■ Учена:: секретарь ешцка газкрокин uoro сов ste д.у.н., профессор

OCiíAií аЛРЛКТНРХСЪКЛ работы

Актуальность пгойлгч:. Свао-шоЛ задача' технологии vasinio-стреоыгя насаду с обеспеченной Tpstíye.voro калостаа прозз;:ол"'.~ гслыюсгл гязллогся доетклллю над онъие:. себестоимости её произведет»!. Ускссаоцу реазз'геп отел п?,-тдч:г 4 ок'л'кпм^поЛ

cnocwcnsya? лрг-энспло ü¿or?:oc;:2::jíx заготовок. И еенре— лонном гаисиусгроагг/л :су?нсчно-',::тл.т.ог.очлое нрокзводсл о лши-зтел одтл_л лз осассппх носи'сгсглся заютог т.. Наиболее ¡:шроло р-!слроотрапзн:а:Х способ г.о.~у'С".::п поколск-обло'':-

-юГ; -.теллсслл ла лолегол нреоолл-оняеап с болтала л потер:;";; летллла^роблсма ¡rhtoavrxnovo .:ci:atTssc<!í.;i:iK которого я?Л/>отоя гл- í;íc.u:g1;.í";íx л и ро:.. tjíl £¡ - с с т::.

Труднее uüovo прэблолп ;г,а«сл:' ли:'олл:;:.л-п;л средних i лрул::нл "acco^í оллло o—10 r.r го.лел, ллл лоеоулл уз-e-i ov-;утотз?я соотвагсузуж^ого сборудспашчх cjiovhccih обослсчз-:лл срооуелол есл;:ч;'л:ц теллололл;:сонпл к.';уа'.:е?рзз не.гьоя ::с-холйзиветь ггалоот.кожнке теллологллепкле процесса штги.-ловкп на :оряп1сшт!1;.аоиотлах аятсглатах^озсЗлсЛиоЛ ш-аглповка с дольши i разтс.\ашх va'rpiarax на горячеита:яховочикх прессах л другие.

3 ряде отраслей мазгегостроеакя,где на прокзЕсдстдо средних i крупных шйкпозашшх покозок расходуется значительная часть металла,церзгабатьпзаег,:ого объемной ита-лпотсой, применяют глало->тходяую безуклонную штамповку (МЕН) осескклетричпшс покозок i выполнонвем ка обрезных пресса? дополнительного борлолзг/е-юга (рлс. I). Однако традащюшые способы КШ пхот узкую ;бласть применения, кало изучена фкзпесгая судаостъ процесса. ?е рекена задача прогнозпрссания формоизменения покоша при 'странешпг на ней угдопоз.Е связи с этим разработка новых научно-

обосноьммы:; способов сздэсташо расшряюз/К область щшо-но!:.:ш 1,1Б:л, создаши ".^чодик рапчута нараглотрог и нрс-эктпрова-КЛЛ ТЮСКЭДОГДОООНК ародзсоол МБ!У яшгяютсл ОКТуШГЬШЕ!.

Работа ьиполряляо^ в оооткчта'.'тгл о Коордяяакаошг-зл шиной НИ? лузог< в облзлтд. кэхавпкк, утоорг-яопиш? щакязолГ Мни-иуаа СССР К 465 о-г 19.05.05, рогнопалып?.^; я о^раслвызь: игучко-тозсшпоскЕЛ-й щхзгр^.'-.сак!;.

п.о.ч:. т'г'оттг.раггдботга пог-ух гкувдо обоскоьаяяах способов, мччог&к раочьк: тра'.е-хроь л Ероск-г-^огштч геззюлогпчзсз.т.х Ероиусоох; оЗесгФаш&к&я

и:око;-;'';:о коралла, ся^ьяшм тр7ДСи:Л/'оогкЯ 'гях-ма-маско! '>брайот;а:, согри^энио цр-г.-.гчт..: ка и^хготог;;/ щс щьсдо^л.

Те-ораг.лысяке вгсдадгглшц! игалшбиз па осповч соохноез;;;;П спгсгпкх срэд "т поголыю^шгав:'

v .'.:-3?од" 1кж>чш12 сломойаое (г.гкз). укск---

ршштздьше жслэдовазга: йрзвадеп« с арпажнегаш катода ша-япровакгя 8Еспор?те1:т&, находок коордиташгах сьтск, тапзоыэтр::-рои^етя, накрс- к 'иикроалатезь,

Досуовотао^ть резудалмуов кослэдовкпй ососпочепа исподь-Еораниом катодов гфгек'лтаяюозоЯ статесхска, оценкой Еогрокаос-•гэЛ, лрозор:;ой одзке^яоста: уравнений рогресоп:: в яодтворэдона регулькт^ня вкедрэи.;л процессов з хтроггзгсдсгво.

Кзучтш? ноарвк;.'Разработали новке способа уехранэная стая-нобочинх увяопоь В5 поковках, зиатателио тазшрпо:;г/е область &14«1:в1ькпго щсгкгиэншг КЕВ, созданы тлзгодагл рсчзта паршк»?-ров х нрочктирэЕ&кдя $охеслогячоокп>: ироцоссоз ¡ЛБШ, паучяо обос-нэгакннз ¿•■¡••зулпьтз'.'а.'.ш: тоореклесках и экспэр.слоетальшх исследований, которио кштишг: , -. заглот.'. -рсостк уориокзкэаопся пскошс, устаноЕлзннаэ с есполь-

говаиием ларгацполного прищепа и НКЭ, позяолнзьяя ккясиять причины НИЗКО!*! точности ПОКОВОК при пслйльзо.ВаНТЛ пзгюот.чюс схсм обл раздатл и разработать л; та соэ-чхинстповашм способов уу;~ ранотш итамиогочипх уклонов за'счет пз?с5!Ю1пя 1Шпя;;ояно-доуор-г.ифоганнсго еостояша ОЕС) поксбкл; ,

- классификаций по конструктлвнш признакам осесп^гмтрл'ишх пустое слых поковок, по^учаешх бен штаг-зтсночкпх укяоисв, н кпг.ссп-■.лисацнв доделочпмх операции Ж! на осноче сиязи пехлнлческп/; схем де.^ормащи! с комплсксо:! дсдолочшяс опор'ациД и типаж почо-зок; разработанные клаесн лксац'ш позволили прзцлоетть ряд нот;:; додслочнкх оисрацкП, что обоспаччтло возможность полу^Ш'я бчз гтагатовочклх уклонов (лдп с у:.-.оиьгонп!2Я1 до 1-1,5° ¡теомкосочшг-

уклошяа) кссЛ коггскста'^рц яоког-ок тлла колец, стлканон л отущщ, тгоятуе^гс на гсатотах л КП:П;

- ус"аноагюкн!:с- с прдтишежем млото^акгорчого планируемого эке-¡:ер;г:.;е-1та урашшшя рбгрг^сил, опк?клз:л:;ле ковочное Гор>:окпцр»<о~ нив наиболее щроко распространенны тлшог, ггокорок л додолочнлх олорадий; ггредлоглошшо новые ¿орг.гл гр<?дячр:тлм-:нх покоем; (НЕТ); о!гроделз;гс!:о экспериментально грясл-н рационального прга;снения додолочннх операций з зависимости от типа локог?ки л отнойсжч со размеров, что в итоге позволило разработать рекомендации по управления величиной отклонений формы и 'разкеров покозкп, позня-капцпх п результата устранения штапиовочнлх уклонов, л достригая заданной точности поковок путем выбора доделочно" операции, корректировки размеров и ^ормы ТТЛ и дефоргжрупгцого кпезрупента, изменения параметров технологического процесса. Разработана Сли? технологического процесса Г-Я311« Иовп&ла рсзработ'~к лодтвор;лчона 17 авторскими свпдетельстгаш.

Практическая ценность л рея-н-з:-,'?гч раб^т .. Тг^гло'-и"^ способы устранения штамновочкнх у-^'.пэъ л .ттлхгчч ра:"•"'„•а

леглц ъ о снопу внед^зшшх в производство тохнологлч&сык lipo-цосоол ХмЕШ поковок тана колоц, стаканов, стулкц и венцов оо сдующоЗ. Вяодршшо новых тохнологлй обеспечило сняаенпе нормы расг.одэ иоюзлла на одну поноску в орсднзм на 10-20,2, сяшсо-нав трудооцкостл г.юханн-юокоЛ ocJpatíoTícc до Q%,

Результат!.: работн внедрены на П.О. "Кнровсклп завод" ( г.Сапкт-Петербург), Копейском иашностропто льном заводи (Челябинская обл.), заводе '' Трзпоман" ( г.Тшсвян). На п,0,"йфОГ-скпЗ завод" опзгодно подучод? б&з итампотючшк уклонов около 15 тли. то:гл поковок, щп этом окопаются 1700 тонн проката гдоталла. Долохюй оглвавпоокаВ -.Луект от внедрения рь. уяьгатоп работн - 1,2 млн.руб. Счерпал: кассетягащк яспользуотся в учебном процессе - курсах логшй, курсовом и дипломном проектг.рзвг-1Ш1 о ШЕ1.

Armoбот; .г рпбот.ч, Розультатм работн долог:оки и обсуздеш на Воэоо;отиоЛ иаучко-топичаской кояТяронции по технологии мз-¡щщострооика в Лоошэ з 1983г., ВзосоазноЛ лаучно-гахническоП. ко ни орокцци по обработке металлов давлением л Запорсг&е в 1975г, ро опубликаиокнх и ртюя&лшос ш£ор<гацк&с в Барнауле - 1975г. Клок» - 1976 я 1978г.,-Ev-íBoKe - Г978-1988 г.г., Челябинска - . 1982 и 1939г.г., Кургано - 1984г., на 4 семинарах ъ ОДШЛ - Х97о-1392г.г, и двух соиккарак з ДДЗШ - 1979 и 1983г.г., не. соэдш СМД ЦП НТО йга?щш в'г.Москве - 1983г., на каледрах "Цчкаад и технолога« СЩ" ШСЬ'а - 1Э77г, и КШ - 1991г.каредро '¡Л-6 КППУ - 1985г.

Э/.споноти по работе демонстрировались ни БдНХ СССР я на Есорисснйок^х доетазках л г.г. Тольятти, Шйеско и

JTydr; raipat. Оонсзшо оторвала днссэртацяк опубликован*' в S7 по ¡ах.-:'работах, в том число в двух изданиях РШ, альбоме

штампев, монограТцл ( в соавторство), двух

/

Ма

Ш=*=т

ш

Рис,1. Техиолоютескпе перехода традпцжпшоЛСа) п <5езу;иокней(<5) штамповки; 1-ясходная заготовка^-оса-штая заготовка; 3-поковкя поело Етв1'лов1си в чпотовом ручьэ ШхЗГТЛЭЗОЧКОГО ко-тота или пресса;4а-покоыса о напускают на укдоны послэ сброзкп л иролшвки;4б-поковка без калус-коз на 71010101 после обрезки,прошлвкп и дополнительного форшкз:.*енвнЕЯ

броидарах; получено I? авторских свидетельств, выпущено 18 от- ■ четов по НИ?.

Структура и обгон дисссртации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, основа: -с выводов, списка литературы из 252 наименовании и приложения, "одэрдит 388 стр. малашописнох'о текста, 178 рисунков и 85 таблиц.

содшшйе работы

Яс введении показана актуальность работа.

В главе I проведен обзор современного состояния процессов МБШ. В их разработку наиболылш вклад внесли Ф.Д.Бичукид, В.К. Лобанов, Д.с.Шалыюв, В.Н.Горбунов, В.С.Исулов и др.

'Заижокшй в основу ЫЕШ принцип-поворот поковки или ео части на угол итемповочим'о уклона и с.мз'чзнио облоя и поремнч-ки к противодолонинм торцам - позначил классифицировать по кон-отрукетшэл признакам группу осами,мтрмчнкх поковок, которые могут быть подучены баз шташюэочнцх уклонов на молотах и КШЯ. 3 группу вклхлени поковки четырех типов: кольца, стакан:-:, ступени я'венцу со стучхцэй, образуемые еочотаншд элементов поковок порвых трех типов. Рассмотрены извостиыо додзлочше оле-' рации, используемые при устранении штамповочных уклонов на поковках различных типов, - обхам, раздача, отбортовка и др.

Для устранения штамповочных угонов разные части поковки необходимо деформировать с различной стэпвньи деформации, а в ряде случаеэ - и при различвих механических схемах деформации, . что ведет м нэодшштоюму изменению размеров в частях по коша. Папрвдар, чри обратном обке/о нэраЕпомерпо по шеото поковки увеличите - ;'ся те. лупа степкп, а при сорцово£ прапкз толдаиа . стенки в • а'рхкг.-:; части поковки увеличивается, а в ииаьоЯ-

уменьшается. Поэтому применение III! с прямоугольная сеченном, соответствухвдпл сечению окончательной поковки (ОП), не обеспечивает нуяной точности последней из-за отклонения еа форгл к размеров.

Раздичвш доделочнш операциям прлсуид свои отклонения формы и разборов ОП. Наиболее часто встречаются у больишгстра доделочпых операции и типов докозок отклонение продольного .профиля бокоЕЦх поверхностей, отклонение вксотннх размеров, кону-сообразность торцогкх поверхностей, изгиб дна и фланца, утяжз металла и образование торцового заусенца.

Изкоюше внеоты поковки при устранении уклонов соизмеримо с допуском на высоту поковки. Так, при обшсле высота поковки увеличивается на 1,5-5$, а при раздаче - уменьшается на 1.02,5$ ( В.X.Лобанов, Л.С.Шальнеь/.

Продольный профиль боковых поверхностен поковок, получениях обяскмом и раздачей, яследствии изгиба стенки поковки имеет седлообразный или бочкообразны;! вид в зависимости от соотношения размеров поковки. Сэдлообразпость и бочкообразнссть компенсируют назначенном дополнительного напуска на ьарукксД поверхности поковки с одноврокэнпш увеличением даёнзтрэ калибруэдзй частя матрица (пуансона), что вздот к увеличению расхода металла. Поскольку с увеличением висоти локовкя растет степень деформации, требуемая для устранения птамновочных уклонов, п ¿¿з-рядкокалыш н^прпкекия1 то возрастает в седлсоС-разность, а та'сг.э напуск, нообходемгё .для ое ко:.аюнсацгст. Для вксскгтх поковок (.—--С,65 - 0,70), где II - тоо'са поковки, Х>н - ее нпруаккЛ

цяадотр) этот напуск сснзморлц с шшускаш на штамповочные уклони, поэтому целесообразность изготовления высоких покоизк мотопил МБП становится проблематичной.

* В операциях сбЕНгла, раздачи и отбортовки площадь контакта аояовкн- с инструментом одновременно лля го коду огг.рэ-

цпи охватывает всю боковую ( наружную дли внутреннюю) поверхность поковки. В результата действия сил трония на значительной площади возникают утякки приконтактних слоев металла, происходит искривление з. ментов поковки, образуется торцовки заусенец, С возрастай? м толадак стенки поковки увеличиваются давление кг матрицу или пуансон, сила трения и утяаки приконтактних слоев металла. Интенсивность течения металла в осевом направлении возрастает, а в радиальном - уиеиьшавтся. В результате увеличивается вероятность образования торцового заусенца и затрудняется устранение штампозочного уклона у поковок с толстой стенкой (^>0,13-0,15, где Í - толщина стенки поковки) на поверхности, свободной от воздействия деформирующего инструмента.

Отмеченные искакгчня ноксвкл ограничивают обметь рационального использования известных доделочнш: операций узким диапазоном соотношений размеров поковок. Так, внедренннгли в производство технологическими процоссшли ИЕШ (В.К.Лобанов, IIIV.HaLLci J. lanaulek,Л.А.Рябичева и др.) получают без штамповочных уклонов кольцэЕне покошен только в интервалах изменения отноше-иия толщишх стенки поковки к ее наружному диаметру от 0,095 до 0,13 при отношениях внеоты к наружному диаметру от 0,25 до 0,65 Осповиая часть номенклатуры кольцеенх поковок, штампуемых на колетах и прессах, ю входит в указанную область.

Кроме iого, разработанные методике расчета параметров технологических процессов МИЛ ( В.К.Лобанов, В.Н.Горбунов, * В.С.Исуиов и до.) позволяет определить только напряжения в очаг деформации и усилие де^риацки. Используемое авторами допущение о шюскздо формированном состоянии поковка при устранении уклояо: {£z~0) сигает точность результатов.

Сложность -шализа течения металла в додэлочннх операциях

и.

ЖШ связана с нвстаиуонаршл характером течения глеталла, постоянно гленяшдаЗся форглои очага деформации к значительной площадь» саободьих поверхностей поковш. Из-за отсутствия методики расчета форлопзмэнения нокозки внедрение технологических процессов ШЗ требует про вода шя экспврамзнтглышх лсследонаг нлй и опытной доводки штампов, что увеличивает затрата и удлиняет сроки би9др01шя.

Поиск новнх технических решений по совзршкстзовгнню способов изготовления яоковок без стамповочннх уклонов с цельз резкого раеппрэшя номенклатуры подучао:.шх без у;слонсв поковок к создание кэтодак расчета парзмотров и проектирования тохиоло-гкчэоклх процессов требует разработки научных основ ЫЗЗ.

Болтлзой вклад в развитие теоретических глотодов расчета процессов гордой объемной итачповет внесли учэнио Ю.А*Алшпп» Ю.А.Бочаров, О.А.Ганаго, Г.Я.Гун, А.З.Нуравлев, В.Л.Колмогоров. Е.М.Макудок. А.Г.Овчикшг'ов, А.А.Поздесв, К.У.Ротноэ, А.З.Сз-ыенов, Л.Г.СтзпанскиЭ, Ц.З.Сторояов, П.Я.Тарновский, А.Д. Томленное, З.П.Унксов, У.Даоисон, Х.Кудо, Р.Хплл л многие другие отечественное и зарубекяне уче:ше.

3 соответствии с особенностям изучаемых- процессов выбран иотод расчета, который долдон позволить: - установить волачлпн напрягэшй гл:-, в контактной зеке очага деаор:.:ац:ги, так п зш ое, сдельо определения усилия де£срмэ-цгпт и выбора оборудования;

■ - определять во всем обгеые деформируемой поковки величины деформаций и скоростей деформации, позаоляшго расчета-:» форлу и разглерц ПЛ.

Одна из причин замедленного внедрения прогрееенвшх технологических процессов, в частности МЬЛ, в производство оозюнг

в отсутствии ¿алгоритмов и программ, учитывающих особенности этих процессов. Покована необходимость разработки САПР технологического процесса ИБШ на осново САПР горячей объемной штам-. пошей, большой вклад j раззитио которых внесли ученые Л.Б.Аксонов, Р.Л.Вайсбурд, ...И.Петров, Г.П.Тетерин и др.

Для достигешщ поставленной цели необходимо решить следую-цио задачи:

1. Выполнить анализ г/ластзлоского формоизменения поковки при осуществлении доделочшх операций установить закономерности течешщ металла при oo:.az.ie и раздаче поковок, выявить причини низкой чочности поковок при кзвоотшх схемах об~мма и раздачи и разработать пу л совершенствования технологических процессов !ГБШ, позволяющие существенно повысить технико-экономические показатели производства ссесмллетрнчных пустотелых поковок.

2. Провести экспериментальное исследования юормоизмерення и силового.рокима для основних типов поковок и доделочшх операций. Шполчить пропер^ основных теоретических результатов.

3. Разработать классификацию осестметршшх поковок, получаемых без штамповочных уклонов и ,поделочных операций ЫШ.

4. Разработать САП? технологического процесса МБШ.

5. Используя научные положения диссертации разработать и реализовать в производство технологические процесса нш» основанные па новых способах устранения уклонов на поковках.

Глава II посвящена разработке научных основ малоотходной втамновгп ососимпетрлчных заготовок и поиску путей усовермзй-c73cj.<aKWi способов устранения штамповочных уклонов на поковках.

Рои: ¡ше задачи основано па вариационном пришулпе я пелоко-шздх >ннки енжквш: сред к ««полнено с использованием ¡IKS в

л:г,сскс.-: ,:зко-; ластичоеко!: постановке.

Определяется мпшшум функционала баланса мощности ф* /{Р}т(и)сА5

V ^

на кинематически возмоккых полях скоростей

где - интенсивность напряжений, определилась как

, ё' |/0,5((б,-бг)г*(6г-6Г)2*(6Г-^ 6Ггг]' , £ - интенсивность скоростей деформаций

£« гг- ,

(/]г - еи&нняя поузловая нагрузка;

[и] - перемещения узлов, находящихся в контакте с инструментом. Связь мезду напряжениями и скоростями, деформаций определялась соотношениями

б-г°4§г£г + бт , -- 41- ¿? * £ е

Компонента! скоростей малой деформации

1 9Нг с - иг. 1 ЭУ*

Сг * а г ' г- > ъ т.

• сШг дОг

^ ° а г~ * а г

Использование условия не сл л,та? мости <Гуг ¿г * * ¿2 =0 .

тт

5хода птрз'То;? позволяет определить гидростатическое дзь-нпе 6т - .

Условна трения принято по Зибелю.

Материал поковки считается вяз.иопластаганнм. Напряжения таг/чеота 6с. ' - / ( ¿~ , 6 , Т ), где'Т - температура деформации.

Введенном обозначения для пластической матрицы жесткости [К] выражение (I) представляется в виде

[к] (имя). (2)

Программа расчета уравнения (2) реализована на ПЭВМ поша-говш способом с использованием стандартных итерационных процедур» Программа позволяет установить распределение напряжений, скоростей деформащш и деформаций в поковке, а такке усилие и работу деформации.

Расчет ЕДС по рассмотренной методике позволил уточнить представление о картине течения металла при выполнении доде-лочшх операция. Виявлеш отличил обаима и раздачи поковок от ойшш и раздачи тонкостенных трубных заготовок ( :Вм <0,05, где 13 - толщина стенки заготовки), большой вклад в ис-слздовашю которых внесен Е.А.Поповым и его учениками. Отличия обусловлены разними соотнопешиш разборов и иной фср*.ш поковки (наклонные стенки поковки, наличие полотен, фланцов, остатка от прошитой перешчки, участка со встречным штамповочным уклоном для центрирования поковки в матрице и т.п.).

Установлено, что применительно к реальным поковкам,штампуемым на молотах п прессах, очаг деформации при ч)б:гиме и' раздаче

*

охватывает всю яоковку (исключение составляют только полотка к фланцы, толк<шт которых' прешла? т три толщини стенки поковки), значительная часть поковки дефорг.шруотся вне контакта с инструментом.

При обратном обхпмв ( рис. 2,а) основная часть поковки деформируется свободным изгибом. Б начальной стадии обянма Ео всех сечении поковни наибольших по величине является тангенциальные напряжения Gy зг тангенциальные деформации ¿V . В шикай части, используемой для центрирования поковки при , у кладке в матрицу, напрятанное состоите приблжается к лц-. тайному саатию - отношение близко к единице, а напря-

жения 6г , Gz и Тгг мали. Отмоченное распре деление напряжения свидетельствует о том, что изгибавщнЕ момент, зоз-никаздий от действия тангенциальных напрягешй 6V , недос- • таточен для спрямляйся участка, используемого для центрирования, и обжи отого участка происходит без прилегания к матрице . В зоне поковки, находящейся в ионтакто с матрицей, наблюдается рсзккй зсплвск напрягэцьй 6г , 6Z ц . Напряжения быстро убивают по мере удаления от контактной площадки в направлениях осой Г и z .В нарупшх слоях части поковки, расположенной suca зоны контакта, возникают р:.'стягивающие напряжения , а во внутренних - сжпмакше.

Заявлено ранзо не отмечавшееся исследователями наличие зонц растягивающих тангенциальных напряжений' а положительна тангенциальных дефордадий ¿V в.'области поковки, прилегающей к торцу пуансона. По ходу обйила диаметральннэ размеры в верхней части поковки увожч^автся, а диаметр на кромке поковки ( Д ) становится больше диаметра JV калибрующей части натрицц. При дальнейшем ходе пуансона .зона растяжения начинает обогащаться, что ведет к увеличения площади контакта и напряжений в пряконтактннх слоях металла. Так, у покобкя с размерил!, приведении:,!:: в надписи под рис„ 2, на-.

пряжения ( на выходе из конического участка матрицы)

16.

Рьс.2, Охека обратного об::<щ.:а и дескритпзацпя сечения поковки(а); напряг-:вш-л & направления 1-1 при = Сг>=73,21.?л, Ь ~2С,4ж, * =5,9г,м,с£ ^Ю0,^«^0, 5п~45ж(соответствует Рпа. ) (б); з&г.:снт.гаоть "усилие-ход" при обг»и;.е игпестконС!) и усо-„ вер .'/истЕоианио" (2) схемам (в)

i- i.

нследстазЕ обжатия зоны растяжения увеличиваются с 1,С5бе до 1,7 , 6г - с 1,0 Gs до 1,4 Gs , а (5л - с Q,GGS до 1,3 6" . Возрастает усилите оо'кима, пнтегралъше силк треки, пошшазтся изгиб стенки поковки и вероятность образования торцового заусенца, ограннчпвапЕре зозглогдости изготовления по-, ковок без ытамгазочшз: уклонов.

После выхода из конического участка 1датр1тд сечекло л-нлк-неЯ части поковки изгибается в направлении противоположен изгибу на входе в матрицу, в результате ьо внутренних слоях шталла з низшей. части поковки изменяется знак наиряглехгй ■ на полозытельши. Наибольшая величина растягиваэдих напряжений (5г ■ наблэдаэтся против места наиболее резкого изменения профиля ыатряпз, т.о. там, где сопрягавтся ее коническая и цилиндрическая части. На выходе из конического участка матршр каса- • тельные напряжения "¿лг меняют знак на противололошый, поскольку. карушше слои ые- алла начинает растягиваться з осевом направлении. При дальнейшем движении пуансона в шшгеЗ частя поковки возникает зона с пояопгаельгыми тангенциальными напряжениями G"y> s растягивагудшет тадтащЕальшмя деформациям:

, Проведенный анализ НДС поковки при обратном обакее позволил разработать пути его усовершенствования. Для предотвращения дополнительного обсатия зона тангенциального растакэшя з верхней части поковки предложено использовать Ш с уменьшен-шает диамэтральньси размерами. Верхгзян часть такой г^новкп при об^аме деформируется вне контакта с матрицей растягиваясь в тангенциальном направлении, а нинняя - обжшается в матрице. В результате для устранзния уклонов отпадает необходимость об;гпматъ поковку по веек высоте, уменьшается степень деформации и ход обаима, площадь контакт покозки с мз^чицзл.

Рас.чо1' 1ЩС показал умоньшзие величий напряжений, усилия ц уаботц до5о:х.адпц. Из-за ушнызвная напряжений часть поковю!, находящаяся з контакте с коютоскш участком матрицы, оказы-ваот меньшее сдергягва-цэе влияние на ту часть поковки, которая уне вьгсла в зцглш, .ричеекпй участок матрицу. Поэтому в последне"; на более реншй стадзиз обяяма возникает зона тангенциального растягекия, и в результате уменьшается изгиб стенки и седлообразность ОП. Уменьшение контактных напрязеошй снижает вероятность образования утяжек металла к торцового заусенца, что расширяет возможности применения обратного обкима до

4-< 0,8-0,7. п

Выполнено исследо ание возможностей получения без уклонов

±

толстостонпнх кольце вих поковок, имеющих значэзпщ^-> 0,6-0,7, прямым обкимэм, В изВ'"стной схеме прямого обяама поковка прилегает к коническому участку матрицы всей наручной боковой поверк-зюстью ( рис. 3,£<).

В начальной стадии обнала напряяешюе состояние - всестороннее сзатно ео всеД части локовкл за иезшзчэнием участка, ву-аедаего из козвгчоского участка матрицы в цгслшодшеекпй. _Тангенциальные напряжения Су в зоне контакта мало изменяются как по высота, так к по толщине стенз;и зюковзги. Радаслыше напрякенкя

Сг в слоях металла, прилогазкдас к контактной поверхности, соизмеримы с тангешуашпаш.

По мере увеличения длшш участка поковки,, вышедиего в щшищричеезую часть матрицы, возрастает величина момента, * создаваемого напря;конпями (5^ , и при некоторой величине '

хода в нзшюП части поковки возникает зона тангенциальных растягивазгдо: напря-ызый. В сравнении с началом процесса воз-.. растают иг. пряжения в то!? части поковки, которая обнимается в *

контакте с матрицей. В никней части ойгдшого конуса матрицы

27

y \

i \ \ À \

í 1 r 1

/ I

y II 1 / ■ Cd

A k ;

0 vi J

V \ s Ï —

ч \ k\ f)4 >

S —

h, ни

б) . г)

Ргс.З. Известная (а) к у с оа ераепств с в акшхя (б) схем! прямого

обкика; напряжения в нанрвлении I-I при обжига по лзвзст-ноЗ (в) я усовершенствованной (г) охеиак; размеру поковки: • D3 =oI,2:,?;:, h =£5,0кк, t=25„5:,x<!, <¿ =¿„=7° '

напрягэнзд вг провжаит <3у> (рис.г.в). %зокпй уровень касательных напряжений обуславливает значительные деформации сдвига в пр^онтактных слоях Металла, образование торцового заусенца к бра:: поковок.

В усовершенствован' -эй схеме обжима использовано внайонтакт-ноэ растяжение нинпей части поковки после внхсда в цилиндрический участок матрицы. Поковку штампуют с уменьшенными диалетрадь-¿шмн размерами. В матрице обящаот только верхнюю часть поковки, а беглая,выступающая при отладке за матрицу (рис ,3,6), раздается вне контакта с лпетрументом.

При прямом обг&га по усоверйенстазованЕой схема у1»ньшается степень деформации, тре^гемая для устранения штамповочного уклона, площадь контакта и продолжительность (ход) операции, значения напрякеяий на контакте (ркс.З.в). Накопленные деформации сдвига сяжсавтся на порядок, значительно уианккается вероятность образования торцового заусенца. Снижается усклиз и работа деформации. Возрастает стойкость матриц. .

Заработка усовершенствованных схем оба», а такта обккла за две стадии (рис.6) обеспечили нозмозшость получения без штам- . повочкых уклонов всей номенклатуры-кольцевых поковок, шт&\-зуомых на молотах и КШП.

При исследовании 1ЩЗ известной схемы раздачи, когда вся внутренняя поверхность поковки взаимодействует с пуансоном (рис.4,г), установлено значительное изменение, нарряканыП-к де-£ор;лацип по высоте и толщине стенки псковкк. • '

Рёдеольяш напряжения бг являются сжимаюидами в большей . ' части еоковке, их величина возрастает от торца ступицы г. фланцу (рис.X,в).. Резкий реет (5Г илеет место в золе сопряжения сауштдц к ¡.лакца поковки. ■ ■ '

Рис.4, Известная (а) и усовершенствованная (tí) схем! раздачи, напряжения в направлении I-I при раздаче пс известной(в) и усовершенствованной (i?) сковам; разкэры поковки: - Dfl = 134 i.î.î, DH'= 180 юл, h ■ 69 ш, «¿ = 7 0 .

Вшгвлено наличие зоны тангенциальных сжимающих напряжений н отрицательных тангенциальных деформаций 6у в никнэй -части покочкл, вознккаидах^как и при обяиме, б результате изгиба стенки после схода с конического участка инструмента на щшщцри-чоский. Фланец, сжимаясь, охватывает цилиндрический участок раздающего пуансона, что ведет к увелтгченшо контактных напряжений, усилия деформации и коробления поковкп.

Отмечен высокий уровень касательных напряжений Тгг(до 0,56^) л деформаций сдвига У,- . Деформации сдвига в большей части поковки нревшавт другие деформации, такс,г образом Формоизменение нокоиш осуществляется при незначительном уменьшегса; наружного штамповочного уклона.

Резкое изменение напряжений в поковке и, главным образом, больпае величины радкалышх и касате.шш>: напряжений з золе кок-такта способствуют возшшновонкй дефектов поковки-торцового за-уеонца по периметру отверстия, утонению стенки, изгибу фланца и отзнок и т.п., что снижает точность поковок п отеаггачивает воз-кскнооти применения '»ЕЗ для поковок типа ступиц.

Для усовершенствования операции раздачи предложен способ о свободным изгибом стешет. Пуансон дан раздаче воздействует только на зону технол отческого нплуска-остатка от прошитой пе-рачачки, или предусмотренного конструкцией детали бурта (ряс.4,б).

При использовании усоЕеряокстзозаиной схсма раздачи напрязее-шя в сеченпл поковки изменяется более плавно (рис.4,г). Существенно стспаытся величины радиальюлс и касательных напряжений.

Например, для поковке с размерами, представленными на рис.4, мапешальноь значение в направлении 1-1 уменьшается с 1,4 бй до 0,3 Сх; , а - с 0,5 6~л до 0,3 6^ при зна-

чительном (о 5 раз в начале процесса) уменьшении площади контак-

оо л/о.

та раздающего пуансона с поковкой.

■ Поскольку пуансон не касается внутренней поверхности поковки и но препятствует уменьшению ее диаметра в'зоне флагатд, увеличивается в 1,5-2 раза протяженность зоны тангенциального е.-£а-тия в пинке3 части поковки, что благоприятно отзывается на 1 уменьшении напуска от штамповочного уклона па внутренней поверхности поковки.

Уменьшение Т,.2 , площади контакта и, зледозательно, объема сдвигаемого в осевом направлении металла, позволяет ограшгчить инструментом (оперной площадкой Д, см.рис.4,г) возможность перемещения торца ступицы в наиразленил осп симметрии поковки и стабилизировать изменение высоты поксекл при ус^ранегага уклонов.

Третья глава посвящена элсперягдентадьному исслодозатшв основных теоретических ноло^екгй, изучений возможностей усовершенствованных доделочшос оперший, разработке на их основе новых доделочных операций и классификации операций. Лля со/юставлешя результатов теоретического и экспериментального исследовашгя изучали этапные деформации, конечное формоизменение образцов и усилие деформации.

Зташше деформации исследовали на свободных поверхностях методом координатных сеток. Точки наносили, на полирование торцовые поверхности образцов прибором ПМТ-З. Образцы дефоргллрова-лн в холодном состоянии. Тангенциальные деформации ¿V определяли непосредственно по радиальным перемещениям Ur , измеренным на универсальном измерительном микросколе УК?Л, Йдиальнне деформации £г определены дифферэнгифовглшегл компонентов неремэпе-пзй Uг и Uz . Производную'-J^- слрэделчли числекпым дифференцированием профиля поверхностей образцов.

Коночное формоизменехще сравнивали по двум параметрам,гаса-зивающим наибольшее влияние на точность ОП - максимальной величине оиугонэшщ продольного прскТяля харукной поверхности локов-131 А Г™х к измепехпга высоты АЛ . Исследование конечного (Хор-кодзмоненпя выполнено ..а .стальных образцах при температуре горячей деформации. Образцы деформировали на крквоилшном прессе усилием 2,5 Ш с запись» усилия и хода деформации тензсметричес-кой аппаратурой.

Исследование доказало удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных значений деформаций ¿V » ¿г 31 ^ - Вц-' полнена оценка погрешности определения экспериментал!чых значений деформаций. Г.'акси^льная относительная ошибка определенпя радиальных деформаций £г составила 10$, а тангенциальных <5р - 0,5$.

Расхондепие иэаду теоретическими л экспериментальными значениями параметра И^Г"*- не' превышало 16"', параметра - 12$, а максимального усилия деформации - 10$.

Выполнено сравнение известия и усовершенствованных опера-•х«й обжима и раздачи, подтверждавшее результаты теоротичаского ■ исследования. Показано, что очаг деформации при обяямэ и раздаг чз охватывает вою поковхсу. Зкепервмвиташю подтверждено наяп-41'э зон тангенциального растяжения меньшего торца поковки при прямом и обратном оо;ли?ле, учет которых на стадии проектирован-ия ПП позволил устранить торцовый заусенец на покс>вкг.х, уменыакть отклонения раылорез, усилие и работ;/ деформации, Обеспечивается болез благояриятнкн разшл работе матриц и пуансонов, расигиряет-' ся номешехатура поковок, пояучаенах без штампоьоч&ых уклонов.Ус-гиноззло-хо, что судоотвует такая величина соотшнкя тзду обяхх-, у. растягиваемой частями гхокобпх, при которой откяонэхпо

продольного профиля поковки минимально. При увеличении упомянул тох

того отнопения величина Д//* увеличивается вследствип увеличе-1шя напряжений и изгиба стеши поковки; а при уменьшении - из-за неполного устранения штамповочного уклона в зоне растяжения.

Ш основе исследоваюля возможностей усовершенствованиях до-делочннх операций разработана группа'нових доделочных операций,

и

7 высоких поковок с ^ > 0,5 усовершенствовагагая схема

прямого обкима не исключает возможности образования торцового

заусеш'а, а обратного обжима - требует дополнительных напусков,

Л

увеличивающихся с ростом , для компенсации изгиба стенок.

Отмеченные недостатки устраняются при облпше за два перехода,на первом из которых обратным обжимом подгибают стенку, выравнивая диаметральные размерн на торцах псковки, а на вторсм - окончательно оформляют поковку прямил обш.юм (см.ряс.6). Дробление деформация и двухкратное использование зТфэгта знекоктактногс растяжения (на первом и втором переходах) снижает величину напряжений и, в "¡равней и с обратном обжимок (по усовершенствованной схеме), уменьшает АГнта* в 2-3 раза.

При обратном об-япме поковок о-^- < 0,20-0,25 обкатпе заканчивается раньше возникновения золы тангенциального растяжения в линией .частя поковки, вкзедпен из конического участка мат-рэды. Поэтому шьгляя часть поковки остается кошгческоЗ. Для спрямления с?епкз поковки и позпхення точности необходимо в коночной стадии сбзтаа ышолпягь раздачу япхней части поковки.

Соглщегагз обяша с раздачей позволяет разгрузить лувпсся или матрш*у, ут..о:гг'"1ть степзгь деформации, на1гр~::о;ия и отеяопе-ния размеров пскоикк. Обоспячшгается лссмомнсеть получать бол углопа-» поковки с Йустатн га торгах.

Применение усозорпюкствокшшоЯ сгсггл раздятт о припот.-нпе.ч

усилия .к технологическому напуску огршшчено возможностью потери его устойчивости при ширине технологического напуска превышающей, примерно, его высоту. Недостаток устраняется, если раздачу выполнять за счет осадки донной части поковки,- Предложенный способ монет быть применен для широкой номенклатуры поковок ступиц, стаканов и колец^ .

и

Для поковок с "тг > 0,5-0,6 раздачу, с целью уменьшения н

изгиба ступицы, необходимо совмещать с калибровкой внутренней поверхности радиусной частью пуансона.

Предварительная поковка в зависимости от ее формы и соотношений размеров может бить- преобразована в окончательную по трем вариантам:

- увеличением диаметров ГШ по всей ее высоте;

- уменьшением диаметров ПП по всей ее высоте;

- увеличением диаметров ПП в одной ее части и уменьшением в другой.

Доделочные операции, применяемые для различных вариантов' преобразования ПП, должны илеть различные механические схемы деформащгИ. Дэделочные операции, классифицированы на основе связи механических схем деформации с комплексом доделочных операций и типами поковок. Операции разделены на три грушга. Б операциях первой группы - раздаче' и отбортовке тангенциальные напряжения и деформации сололятельше. Операциям второй группы -прямому и обратному ойзалу поковок с толстым дном соответствуют отрицателыше тангенциальные напряжения и деформации. В третью группу включены доделочше операции, при которых в одной части Ш преобладает ^олежлтзлыше тангенциальные напр-шкения и деформации, а в другой - отрицательные. В. нее входят операции торцо-

(m)

(Иача/toJ t

В Sod исходных данныт

пг 2 -

Выбор доЭелочнои операции

[ Проекпи-poSaríuc

on

Проекгпи-poíanLie fin

a:

Выбор afopyßo-йаназ

гг S ■

0-

SkiSop параметров

L!"C.77Pi, '««/ПО

ГТ7

Расчет НДС дсделочиоИ операции

пп . Точнее™**

Лзс. 5. STOK-o;-:cî.ca автоьатнзпроваяного проектирования технологического процесса МЕИ

зой правки, прямого обгоада и обратного обжила и совмещенные операции об:та о раздачей.

Четвертая глава посвящена автоматизированному цроектиро- . вании технологического процесса Ш11, Проектирующая подсистема САПР МШ основана на математической модели расчета плаетическо- • го формоизменения металла, рассмотренной з гл.2, работах по САПР горячей объемной штамповки, выполненных Р.А.Вайсбурдом, Г.П.То-терлным и другими учеными, и результатах проведенных автором исследований.

- При ШП, в сравнении с 'Проектированием технологических процессов традиционной штамповки на молотах и КГЛП, выполняются следующие дополнительные этапы: выбор доделочной операции, проектирование ПП, выбор параметров инструмента для устранения штамповочных заслонов (рис.5). Предложенная блок-схема также со-деряит расчет НДС поковки при.устранении уклоноз и штамповке, оценку -очности ОП по результатам расчета НДС и предусматривает, при необходимости, корректировку параметров поковки и инструмента, замену доделочкой операции с целью достижения заданной точности 0П„ Некоторые отличия внесены в проектирование чертека ' ОП, что связано с зависимостьэ положения плоскости разъема и величины напусков на уклоны от типа поковки-и принятой доделочной операции.

В программе предусмотрено сочетание автоматических и инте- . ракитных методов.. Выбор доделочной операции (блок 2) цроизво-дктся в зависимости от формы поковки и отношения ее размеров в соответствии с диаграммами применения доделочных операций, разработанными по результатам; экспериментального исследования и опыта внедрения. Такая диаграмма для- кольцевых поковок представлена на рис.6. В качестве критерия, определяющего границы при-

'Pao. 6. днагрсмда применения дод елочных операций для кольцевых поковок

монэния операций принято максимальное отклонение продольного профиля наружной боковой поверхности ОН ЬГ„"ах.

Поковки, находящиеся в области I, при штамповке которых не предусматривают наметок под отверстия или предусматривают небольшие полусферические на/летки, малопригодны для МЕШ. Анализ' номенклатуры поковок ряда 1фупных кузнечно-лрсссоЕых цехов показал, что поковки с соотношениями, входящими в области II и III на штамповочных молотах и КПП не изготовляют из-за низкой стойкос-• ти штампов, "обусловленной либо глубокими плоскостями в штампе (область II), либо малой толщиной стенки поковки (область.III). Торцовуи правку рекомендуется применять для устранения уклонов на низшее поковках, соотношения размс-ров которых соответствуют области Г/, прямой обшвл - для поковок с' толстой стенкой (область У), гладких или с буртами на торцах, обратный обаам - ддя поковок с тонкой стенкой, входящих в область У1, ебшш за два перехода - для высоких поковок; размеры которых находятся в об- -ласти У17.

Аналогичные диаграммы разработаны для поковок стаканов и ступиц.

Вблизи траниц применения . оседних операций, значения '&Г„Я"ГХ при использовании которых отличаются незначительно, выбор операции возможен в зависимости от ее усилия, а также простоты штампа, удобства работы, опыта проектирования и других, цактороз.

Чертеж ПП проектируют по чертежу1^ блок 4 на рис ¿5). Предло- • 'кеш алгоритмы проектирования ПП различных типов, предусматривающие использование разных доделочных операций. Требуемая точность ОП мол;ет быть достигнута за' счет внесения коррективов 'б размеры ПП но результатам расчета'НДС и повторения расчетов; -Разработан-

пая з.рогразяла позволяет сократить число циклов расчета до одно-го-доз'х и уменьшить затрати машинного времени за счет внесения коррективов з размере Ш еще на стадии проектирования до расчета НДС, используя уравнения регрессии, полученные при реализации многофакторных экспериментов (гл.5).

Для расчета НДС поковки необходимы сведения об исполнительных размерах инструмента (обжимных матриц, раздающих пуансонов, правочных плит ) . Алгоритмы расчета параметров инструмента (блок 6) разработаны применительно к наиболее часто применяемом при ПНИ штампам совмещенного действия. Принята следующая последовательность операций: обрезка облоя - лроиквка отворстия-ус-транеьпо уклонов. Иная последовательность выполнения перачзс-ленных операций усложняет устранение уклонов или затрудняет работу обрезчика. С целью выбора олтамалылпе размеров деформирующих деталезТ;, проверки возможности размещэчия инструмента в птамповом пространстве пресса л цршеззэнкя нормализованных блоков и базовыг детале" штампа, обеспечения его безаварийной работы в программе предусмотрена разработка схемы наладки штэмпа, отражающей палсисенпя деталей штампа ирзг верхнем и ккянем полозе-ниях ползуна пресса.

При определении НДС (блок 7) с целью сокращения времена расчета к сходимости результатов задачи упрощают контур Ш,заменяя кривые линии ломатата прямыми. Сечение ПП разбивают на 30121 с учетом геометрии покозки и наличия" локальных зон'ин-тенсивного течения металла, в которых сетку конечных алементов выполняют более частой. Из-за меняющегося очага деформации задача решается в квазистатической постановке для малого приращения деформаций, для чего организуется пошаговая процедура. '

Для каждого малого временного интервала, на которые разбивается процесс деформирования, формируется функционал, его минимизация сводится к решению дипхТйрокцкачьного уравнения (I). Решение считается найденным, когда погрешность не превышает определенной заданной величины. Для последующего.момента времени по координатам узлов и полученным скоростям строится новая геометрия поковки л определяются накопленные пластические деформация. В итерационной процедуре для нового шага в качестве -первого приближения вектора (й] берется решение im. предыдущем шаге.Процедура организуется до завершения хода деформации. .

' Экспериментально установлено, что в дэделочных операциях МЕЛ имеется такая величина хода пуансона 5г>;„ при которой достигается или минимальное отклонение размеров ОП от номинальных размеров или размеры ОП стабилизируются и изменяются весьма значительно при продолжении 'операции. С целка минимизации напусков на поковки, уменьшения затрат энергии и износа ннстру- • мента слерацив целесообразно прекрати. при ходе S^in, Б программе Sm¡„ определяется по диаметральным'размерам ОП, 'Поскольку из всех возможных отклонений размеров ОП отклонения диаметральных размеров- могут иметь ыибольнхяе значения.

Если но обеспечивается заданна?! точность размеров ОН или ■ усилиэ (работа) деформация проникает допустимое, производится, корректировка технологического процесса, при которой могут быть измепены размеры инструмента, Ш, ОП вдр заманена доделочная. операция (блоки 10,12,14 и 15), Даны рекомендации по последовательности выполнения корректировки, возможных отклонениях формы и размеров для поковок различных типов и наиболее.часто применяемых доделочных операций, путях их устранения или уменьшены отклонений до заданной величины. ' •.■'..

• Пятая глава посвяшена экспериментальным нсследозашшм по обеспечегакз разработки САПР - установлению гр-чшщ рационального применения доделочшгх операций, выявл^ниа возникающих при устранении уклонов отклонений формы и размеров поковок, количественной оценке величины отклокзний дтя внесения исходной ен-формацга при расчете ДЦС и проектировании технологического процесса.

Исследование заполнено с использованием планируемого мяо-го/иакторкого эксперимента. В качестве параметров эксперимент приняты параметры, характеризуйте конечное гормо,изменение поковки - максимальное отклонение продольного про-Тлля наружной и внутренней поверхностей (у,), ^nax(i/¿), изменение вы-

соты образца • 100 (у3) , степень тангенциальной деформации растяжения на нарубкой кромке меньшего торца £у> (yt) я остаточный угол на большем терце ПП í(i/>) 'при обратном оо'-хине), а такяе относительное отклонение от плоскостности фяан-ца ступицы н^д обра'....ой раздаче ■ 100(у6). Для выявления иа-нболее значимых факторов я уровней ях варьирования выполнили пассивный эксперимент перед реализацией планируемого эксперимента.

Много 'акторный эксперимент выполнен на стальных образцах при температуре горячей обработки в условиях действующего производства. Образцы деформировала на крнзо'.гшшом прессе уенлн-ем 2,5 Ш. Воспроизводимость результатов оценивали по критерия Хохрена, доверительный интервал' ■ по крптертз Стьгдента, адекватность уравнений регрессия - по криторню iioaopa.

При реализации экспериментов полтонн следувдке уравке1П;л регрессии:

Для прямого обяима: Ух = 0,343 - 0,075Х|+ 0,186Хд;

■ У2 = 1,813 + 1,477ХГ 0,45ах2- 0,072Х3+ 0,095Х4+ 0,077X5-- 0,349л1Х2 ;

У3 = + 1,77Хг 0,46Х2+ 0,2Х4+ ОДЭХ^ ;

Для обратного обнима: при 0,50 £4 0,70 пО.бО^-!^ 0,85

УГ -0,265ХГ 0,247X0- 0,330Х6+ 0,236Ху- О.ОЗйуСд- 0,Г62Х6Х? ; У3= 1,949 + 0,373Х1+ 0,Г07](2+ 0,238л6- О.ЗЗТХ/^ ;

У4= 1,520 - 0,153ХГ 0,388X2+ 0,39П6+ 0.12Щ- 0,086Х2Х6 - -

- И 9 ОЭоХ^Ху 1

У5- 7,552.+ 1,765Х1+ 1,849Х6 ;

при 0,35 4 0,50 и. 0,55 ^ ^ Ч 0,85 " -О«

Ух= 0,640-й,118Х1+ 0,052Х24. 0,036Х6+ ОДбЭХ^ 0,0281^-

- О.ОбПзХг^ ;

т

Уд--- 1,615 + 0,Г63Х1+ 0,454Х6+ 0,169Х7 ;

У4= 1,553 - 0,0Э8ХГ 0,304X2+ 0,493Х6+ 0,068^- 0,021ХгХв -

- О.ОЗГХоХ- 0,181ХДг, ; ■

и ' О / '

75='5,241 + 0,407Xr I,266X2+ I,I87Xgf 0,467J:jX2- 0,292X,Xg4 ■ + 0,40n¿X7 ;

при 0,20 ^ -jr < 0,35 и 0,63 $ ~~ ^ C,85

yj= 0,503 + 0,073Xj+ 0,037X2+ 0,II4Xg+ 0,II4X7+ О.ОббХ^-0,058 XgX7 ;

Уд- 1,506 + С,375ХГ 0,90X2+ 0,363Xg- 0,029X7+ C.ISSXjXg-- O.OSSXgXg- 0,04SXgX7 ;

У4= 1,257 + 0,329ХГ 0,054X2+ 0,0Ш6+ 0,C48X? ;

У5= 3,772 + 0,I6IXj+ I,492Xg+ O.SSTXjXg- I,062X2Xg- 0,6Ci2XgX'7;

для ра?чачи

Ут= 3,35 - 1,70 I + 2,89Хт+ 0,34Xf 0,3SXft- 1,56 21 + 0,31 + 1 ' Xg x ° X2 X2

+ 0,35 Z8 ; 72

7Z= 1,07 - 0,26 I + 0,70Xjf Ш8 ;

X2

76= 19,25 - 6,85Xj— IU,57X8- 5,79 J® ;

гдз Xj,.... ig - кс.щфоватшчз значснхи следущпх ешсторсв:

и

Хт - относительной высота нековки --к- , Х? - отяооихоль-

T¡ "

пого внутреннего диаметра ,

Хд - относительной протяженности участка, деформируемого вне контакта с ыатолцей ' , Х4 - угла наклона меньшого торца ПИ

-"" с.

Хе; - угла наклона большего торца ПП (о ), - угла наклона наружной поверхности 1Ш ), Ху - угла наклона образующей конической части обжпдаой матрицы ( (¿м ), Хя - относительной высо--Ь

ты фланца

Исследование торцовой правга выполнено без постановки планируемого эксперимента, поскольку пассивным экспоримептом было

о

установлено, что распределение на торцах поковки тангенциальных деформаций . , по которым молаю оценить и формоизмене-1шэ ПП, зависит только .от двух факторов - высоты Н и угла р и не зависит от толщины стенки Ь . Получено выражение доя определения угла р , обеспечивающего после правки заданный диаметр Л„ л вертикальную стешсу ОП

е1"2

лт, 2Н 51п<£ С--~~

1)н сов(Л-сС)

где ¡VI , т3 - эксшртэнталыше коэффициенты.

Анализ результатов выполненных исследований показал,что из ьсох отклонений размеров п формы,_возникающих у поковок при устранении уклонов, технологически неизбежными являются только отклонение продольного пробил наружной и внутренней поверхностей ОП д/;, и АГе . Остальные отклонения (изменения высоты, . изгиб фланца и т.п.) мояно учесть при проектировании ПП используя полученные уравнения регрессии и результаты расчета НДС. Отклонетк ДГ„ всегда болшз ДГв , последнее к тому г.о моя-по дополнительно умгньгыть корректируя внутренний 'гтамяовочный

уклон X . Предложено учитывать на поковке в виде кузнечного нануска - остаточного штамповочного укло"ас(ост на ее боковой поверхности. Установлено, что у поксок, имеющих относительную высоту конычу» 0,5-0,0 угол dпри обхиме, паздаче н п II

и правке на превышает 1-1,5°, а поковки с-тг-> 0,5-0,6 для утлокь-

J-'H

шения <*.'ост до 1-1",5° следует получать обкимом за два перехода члп раздачей с калибровкой стенки.

г

Шестая- глава посвящается результата1.? производственных пе-иытагап! и внедрения, сценке техг-шкэ-экон-мяческсй эффективное-ти Ш.

Расход металла при î.IHI сокращается за с .ет устранения таи значительного уменьшения напусков на штззиовочные уклоны, устранения смещения по одной из боковых поверхностей поковки (при штамповке кольцевых поковок), умо.шаения- объема облоя (при штамповке в открытых штампах) и диаметра прошитой перемычки и, в ряде случаев, радиусов сопряжения стенки поковки с полотком или фланцем. .

Экономия металла от устранения (уменьшения) напусков на уклоны AGot зависит от -ткпа штамповочного оборудовазшя, типа и размеров поковки и достигает для поковки колец 2С%, стаканов - 30;' и ступиц - 35£ от массы поковки.

Из-за смещения плоскости разъема к торцу оформление труд-ногаяолняйлш: участков поковки происходит- при меньшем объеме облоя и облегчается цьятрнроваяие осатоюю£ заготовки при установке ее в р2чоЛ штампа, что обеспечивает более равномерное распределение облоя по периметру, а заполнение облойнг>;1 канав-кч происходит на болт псздной спадал, нозто?лу сокращается ' • ccfevï.î прсадивре-мачЕО штекачщогс и обло.". металла.

Например, в результате внедрения MED поковки "вонечная шестерня" масса облоя уменьшилась îîa 6,2 кг при массе поковки 75,8 кг.

Экономия металла от устранения смещения по наружной поверхности поковки составляет для кольцевых поковок около 1-1,5£ от их массы.

Общая экономия составляет в среднем 10—205? от кассы поковки, в от,цельных случаях достигает 40$. Объем металла, удаляемого в отроку с боковых поверхностей поковки уменьшается на 50-

Прж,ю пропорционально снижению расхода металла уменьшается затрата на технологическое топливо при нагреве заготовок перед резкой и штамповкой, затраты на термообработку поковок и транспортные расходы. Снижается ококомическп оптимальный размер партии поковок, Ет&мпуемих на молотах и КГШЛ.

Поковки, пслучепныо по технологии Г.1Ш имеют более благоприятную макроструктуру. Направление волокон приближается к контуру покозки. Зона о пзрэрсзашшмп при обрезке облоя волокнами смещается к торцу поковки - в место, менее иах'рукешюе при работе детали.

Проведены исследования макроструктуры, дакротвердости и ВЕПоянеш стоплову; испытания нековок, пелучзйнше с напусками па птамповочше уюювы v. по технологии ИЕШ. Изменения структуры металла псковкп при ваполнекки доделочных операций не отмечено, механические свойства отличаются незначительно (к-з более, чо?л па . эксплуатационные качества деталей не ухудшаются. •Исследование отклонений размеров поковок с использование:; ста-TUCT.r^ecroli обработке показало, что точность почовоп сстготог-т-y-i" требов^пгп, iÇÂ^Msrèèirsi 100? 7505-00.

; Отработаны конструкции штампов, используемых для вшол*х-ши додэдочных операций. Наиболее целесообразно прнкечятл пх-м-ш совместного действия с папрадажлавга »олопкамя и втулками и верхшгм расположением о&снмных матриц и раздающих пуансонов. Исследование геометрии, макроструктуры л макротзордости о&там-ных матриц показало, что усовершенствованные схемы обкшла позволяют значительно повысить срок слуглбн матрлпи

На основании теоретических и экепчрименталъчих исследовании разработаны и внедрены тохкояогкчвекпь НЕЕ цоксвок раедл"-ных типов: колец, стаканов, ступиц и воинов со стуяпцзй.

IIa ПО "Кировский завод" (г. Санкт-Петербург) внедрены 12 технологически процессов штампов:;« без уклонов. Поковки массой от 4 до 75,8 кг. штампуют на КПШ усилиями 25,40 и 33 Ш и паровоздушное штамповочных молотах 10 и .16 т. Наибольшая сконемнл металла на одной поковке - 15,3 кг. чолученг на поковке "Запечная шестерня".

На заво, з "Трат, мал" (г.Тцхтм'н). внедрены 3 технологических процесса '.ПИ. Поковки массой от 5 до II кг ¡аташуят ьа паровоздушном штамповочном молоте 5 т к КПП усялюш 25 :i 4С Г.Я.' Наибольшая экономия металла - сколэ "СО тони на годовую программу выпуска получена на покогко "сателлит".

Па Копейском мапиноотронтслыкл- заводе (Челябинская обл.) внедрена в производство 12 технолсгичосучх процессов МШ поковок проходческого :ссмба£на. Поковки массой от 2 до 45 кг штампуют на паровоздуиных шташевочннх матот&х с массой вадалхдлх настои 1,3 и 5 г. Наибольшая экономил металла ла одной нековко - 4,8 кг получана на поковке "корпус ^иткатйл".

Проводеки цро:{яяодст00ннив '^'лыта-г-.,! ряда техиаяопгеезяю: процессов па других заводах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЫЛ'ГЛ И ШВОДЫ

Г, Векепа проблема создания новых научно обоснованных способов, методик расчета параметров и проектирования технологических процессов МИН осесимметричных поковок, что обеспечивает экономив металла, сникекю трудоемкости механической обработки, сокраценпе времени на подготовку производства.

2. Разработана 1сласснфшсацпя по конструктивным признакам ооесплл'этрмчны;: поковок, получаемых без птамповочгагх уклонов. Предложена классификация: доделочшгс операций шЕП на основе связи механических схем деформации с комплексом доделочных операций я ялиш поковок. На базе разработанных классификаций усовершенствованы известные и предложены новые способы устранения штамповочных законов на поковках, значительно расширяющие область эффективного применения МШ.

3. Выполнен с использованием вариационного принцнна и метода конечных элементов анализ пластического формоизменения металла при осуцоствлс.тап: доделенных опэрацпП ?ЛЕ2, разработаны алгоритм и программа расчета НДС на Эьл, что позволило уточнить представление о течении металла при рбааш и раздаче поковок. Установлено, что применительно к реальным поковкам, штампуемым па мэлотах л прессах, очаг деформации охватывает вс;з поковку, значг-гельная часть ее деформируется ви® контакта с инструментом. Выявлено наличие зон тапгенцпального растяжения меньшего торца поковки хгри щ-яг»:о5$ я обратном об;:с-?-.9. Установлен"! причпнк низко? точности поковок при известных схемах обашла и раздачи

и нродлоятш путл повышения точности поковок.

■п.

■4. Проведено с применением гногофаг.торного планируемого эксперимента иселодозашге этапного и конечного формопзменеття поковки, силового режима -для наиболее широко распространениях типов поковок и доделочных операций.Откечено удрвлетворительное совпадение расчетных л экспериментальных значений для bcoj:o комплекса исследования; параметров. Так, теоретические и экспериментальные значения максимальных величин отклонения продольного профиля наружной поверхности ноковки отличаются * не более, чем на I6£, отклонения высоты поковки - на 12%, каксплальнсП силы деформации - на 10%. Установлено, что из всех окиюноний размеров поковки при устранении уклонов технологически неизбежным и шиацпм накболкоуп величину является отклонение профиля ее наружной поверхности, которое следует учитывать на поковка в виде остаточного стамповсчного уклона. Коколъзогатю научных положз1Шй диссертации при яроектирсвашги тег алогического процесса МКП обеспеч:1вазт получение поковок с велнчипоЛ угла остаточного утло! . но np^jisnar-rie.l 1-1,0°,

5, аазработаинпП на основе пзкс зьзоганхч сффзкта вавкон-тактного растяжения меньсего торца поковки яри об:атме, свободного изгиба станки поковки при раздаче, совмещения оперг-гл:' об-яаыа и раздечл, выполнения odv.aia за два парохода комплекс до-/.-'лочкха ояорацкй позволяет получать с геггользопанпом Ш3" г>с:о* номенклатуру ссоплодзгрнтоиг пустотел: к ппкозэк тала колон, стаканов и езуязд, ит.гмиу 'лиге ка молотах и 'CTÍTI, с точностью размеров, соотгетствутзг.з?: ГСОТ 7Г'05-.9.

3. Разрг?<5о?анг< СДЛР гехчолсгтгчоскоп.- процесса I.ÍE!, п кото-рул допо/нпгтольно к суг.эетауг""* ч.-орп'.:v;:.: CAI? тс-хначчглчл./-кого процесса rop,T:eL оо-улаго" п. г/редел*: avrop:¡T:.t:£,

учитывающие особенности i<!Kii, - выбор доделочной операции, проектирование ПП, выбор параметров инструмента для устранения у~-лонов. Б основу перечисленных алгоритмов заножены принцип шни-мизацки отклоно;шй размеров ОН па всех стадиях проектирования технологического цроцесса. Для расчета формоизменения поковки и уточнения по его результатам размеров поковок к инструмента, достижения заданной точности СП при пнпазлышх затратах энергии и износа инструмента в САПР введош алгоритм: расчета НДС при уссранешш уклонов п штамповке, основанные на вариационном принципе и ЖЗ.

7. Бшолиеш экспериментальные иоследовашт по обеспеченна разработки САПР. Определены в завгсшосхя от типа поковки

и соотношения се размеров способы устранения штамповочных уклонов, дащзе !.зппшзлыш<з отклоке;а:я размеров СП.

Получены уравнения perpeccioi, позволяющие количественно оценить формоизменение поковки при устранении на ней штамповочных уклонов и внести коррективы б размеры ПП и инструмента на стада: проектирования до расчета НДС.

8. На основе внвашекнюг исследований спроектированы и внедрены в производство технологические процессы МЕО различных типов поковок. Получена экономия металла sr. счет з'отранешш ил;;

■значительного уменьшения напусков на пт&чповочные уклони и ■ «

угленьшешш облоя. Расход металла на поковку сокращается в среднем на 10-20$ от' массы поковки в зазисшости от ее типа и соотношения размеров. Уменьшается на 50-80$ объем металла удаляемого в стружку с боковых.поверхностей поковки при ее механической обработке; Использование САПР технологического процесса îffiS позволяет сократить время на подготовку производства.

работа показал, что технолог;л;осктго процессы ШУ! успешно цргеюпгогоя т существующем в дохах обо? докша без увеличения трудоемкости Етаьповочт;:: опер дзШ,

"акро- п микроанализ, нсолодоэапко ьсгкрсструктурн поковок и отендом:» нспитазгия дотапоП щчукордгси боло о благопрчятзд'т)

юкростр'уктуру поковок, ПОЛуЧЗНРКл МОТОДО'Д ГЯШ, С ЯЛаВИЕГЛ ОГИ-

башюм волокна!сг шюуга поковки, а »гакг:о показали, что мякро-структура поковок но поддастся, моха-глчмгае свойства отличаются незначительно (не более, чем на , а экешуатацдамнио качества деталей не ухудпаэтед,

Тохнологячсокпа процессы яшдреги на ПО ""¡¡ролокпД завод" (г.С'азкт-ПетербургО , заводе "'крачска''!'1 ¡г.Гнш), х.онечекол ;жвд!:острсл?сльном заводе (Челябинская обл.) п креа-щ нрогззлод-ствйяняе хвлаг&'ваг на ряде других заводов. Своло!пгаескп2 о.Т- -ох внедрения (долевез участке) составла*г 1,2 млн.руб. а цепах до '2 ацраля 1231 года.

ССПСШ02 ЯШЕДШС ДССЗРОДЯ КБКСПЕЯО В РАБОТАХ

Г. ;Пта7Ловка без ытамповочпйх узлочев. Р/ководяяяй тчхнк-ТОСЯПЙ материал Р1ТЛ 2 ЯБЗ-12-76. - И: ЯЛИИ, 1?'7?.-116с.

2. Тиловне констр,"«*кв утагаов для пг^мнавки боя штамповочных ухгопот». Рокомездадкл. Алл штгмпов. -Л. НЗНГлАШ, 1$60.-32с.

, 3. Опит ~чодр чг.гя безуклоннол гллгепогчл; г ;грЧ13Е0дс~"!~нчс'л еблздхлгчгпч "Клрозс::::;, згиод': /Г'.Г.:Ч'лэ1:::з, Е. 3, Гтанакс', ..!.?.'. "орзп'х, Л.Л.Пхиггиго« /У51рогрс ¿ситзс' ¡ормообра^орлзем, гс—

таллозсдение и термическая обработка. Наглядное пособиегЛ.: ДЩШ, I9SI.

4. Черных U.M., Привалов В.Л., Яйленко О.Г."Возмонностл-получения осеснллетрпчкых поковок с толстой сгонкой без- штамповочных уклонов •// Кузкечно-жтамювочное производство, .1981, !> 10.- c.IC-12.

5. Изготовление поковок без штамповочных уклонов. Рекомендации но проектировали оснастки и выбору оборудовать..', I^t.obo-дяекй технический материал РШ 2. 1183-12-81.-М.riEELLMI!, 1932.-63с.

6. Чоршх ИЛ.!., Яйленко Г. .Привалов В.Л. Перспектива развития малоотходной бозуклош-:ой итамповкн Ц Кузне чно-'лтамтю-еочноо производство .1984, Л 2,- с.6-8.

.7. 'Изготовление поковок без штамповочных уклонов на универсальном оборудовании/М.Ц.Чернш:, В.А.Привалов, 'З.Г.Яйлеико, Б.П.Рудаков. -Л. :ЛДРЛП, 1965.-е .35.

8. "Состояние и перспективы внедрения малоотходной бззук-лошгай штамповки в отрасли /М.;«. Черных, В. А .Привалов, В.Д.Мух-х<1Ков и др. Аналитический обз"р-П. гЦШЕ&ш&зркащп, 1935.-50с.

9. Привалов В.А., ТТучпк С.А., Черных Ü.M. "Малоотходная технология изготовления атаютованных заготовок/' Современные проблемы технологии тшшостроеш-гя. Тезисы докладов Всесоюзной Еаучно-техшчоско2 кон|ерешяшгл!. ,I98G.-c.86-ö7. ' •

10. Черных M.I.I. ,Я2лонко О.Г.,Привалов В.А. Методике расчета предварительной поковки для последующего прямого octere® // Кузчечно -плмдпозочноа производство. IS3G, 1Ь ,4.-е.12-14.

11. Черных ,".'!.М., .Лйлекко Ф.Г., -Привалов В.А.

Совер219нс'гг>г,вгип.э раздачи поковок ups d?&yiy«ao2 nsmic.î-v:- !l ПрОА'рессталке Toxno;:or:r-Tscr.no цроцоссп, еродо?"":!. ав.'О'.:it. oo'i0».::i0'; к xictgbo!; ята'шопгл. "атериал:-: зглигара.-?!. :1ЩПТа, 1285.-с.50-52. •

Т2. Гло/а ГУ, ^Ьлоо^одаая бог;"7Уго:шд птаяопка /ПДЛГрп-залов, Г',!.;.т'ормк, В,Н.Горбунов /'/11нхоксп<Ттп»/'1,гк !гроиэосо-> го-р.-гбоскй гяагаллов дзазьш!?:.: /ОЛ'.^'Юов, В.Т'.Кауа^эаок, И.-р.чс; др. Под род. Ьдзачс.чка B.ÎI.-lIrtsBc.';. Удмурт;:?!,

13. Поглаонно стоПкост:! ойлслг;:? гат_ ."п.5, и точнее rr пиго-zo::, v.c:rf-:ce:zr>: бэз пта'лювочнпх ук-юкс-* /'\'í, c'.'.TVr-:г-:п:о, В.А.Прггигов, С. Г. Incwr'.wa ; про--

14. ;То.ту;.этонкое"окнш: ПОКОР-О" С ;:П.;ПТ::Г.;.-Т без штампе-ъочшх уклонов Г. aikojato, P.ÏI Ощугсял. O.A.Jy-

15« Р'асчатнач ои«пка разкороч папу^абр'гкятс:;, дофорп'руо-шх об?;л:.:ом при изготовлении" поковки без угдуися. И.Мэрпнх , С.&.Цучян, П.11.Горбуы>в я др.,/:"узпечно-2ггамлолог:пое прогоьодст-во.хэго, 5 £2.-с.2-3.

16. Гиодрвшю глалсотходнол птампвззя покоз«: без уклонов на Копейском м&таоетроигэдьггом заводе./'.LU, 'Горних, П.2'.'3гр<т, С.А.Правалов к др. ^узк9чпо-па,а,жово,чяоо производство, I.DCO,

.!?= К .-о. 3-5.

17, Черчпх !.:.;.:.. ;iy\:;~! O.A. ; Г-янхот- Л.П. Нгсрабогка г ";:едре;ые ™з)Л1агогичг>пк:п: проц^осс; ^.доотходной б'..-гугло5И1сЯ пташов:ж Дистоная и горячая обь- ::vb:z nniymoim. ' Мрл yppant " се:л:парагМ. rí.ü'HTii, JOSi.-c.B3-8?.

18. Чоршэс M.ÎI. Лзтоглитиззгрованше проектировать техноло-гнчтс'итх процессов малоотходной ;5озуклоико2 цгтампозклг/Нзвзстнл BfSos. i.l-i'iiiHCCTpoerae. 1091. й 10-12ro.IÛ7-II2.

ГС. 'bpiuix Ы.Н. Кэвпэ схз:.з устранения ШЕЖОвочщдс уклонов на оошгшх - резерв пошпенкя стойкости пуансонов л ш- • r;;u и тчества поковок/Пуст иовшоюя стоЗкостп штампов Гю?~ моэбрллгюдсго инструмента. ¡.атерлолн семинара.-?.!. IS52.

-с.74-78.

20. 'iepKux ir'.!.î. Кпасспйасоцпл поковок, пелучаомкх на колота>: к прессах бог вге&'ятовочаыз: укшюа, к ошрздй дах yespa-HGsriji укаокоз/'^етшп; «копкостроопкя. 1353, £ 2.

21. A.c. <t£0515 СССР. Способ получения соковой /Горбунов îî.H., Чорпызс У.М., Еичуклн С'.Д. (СССР) /Открытия. Из обретения-Iö75,~ !Г: 41,

22. A.c. 5054В2 СССР. Кольцевая заготовка для объемной пкажготел /И&чукки Р.Д., Черных Î.Î.Î-Î., Горбунов В.Н., (СССР)/' Открытия, Изобретения. IS769.

23. A.c. SI4870 СССР. Способ получения поковок без птампо-вочных углоиов /ïïopsux M.:.;., Горбунов Б.К, Ркчукин ф.Д. и др. (СССР) //Открытия. Изобретения. 1978:-Я 26.

24. A.c. 6I60I9 СССР. Заготовка дох изготовления поковок

с Акыгцом к ступицей /Еичукал Ф.Д., Черных Ы.'Л., Горбунов В,И.. (СССР)/Открытия.Изобретения. 1978.-й 27.

25. A.c. 700232 СССР. Способ изготовления поковок./Привалов ¡i.A., Горбунов j3.II., Черных M.M. и др. (СССР)/Открытия. Изобретения. 1980 -."г 2.