автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Разработка технологического процесса изготовления осесимметричных деталей с фланцем с применением комбинированного трёхстороннего выдавливания

На правах рукописи

005001339

БОВТАЛО ЯРОСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТРЁХСТОРОННЕГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Москва 2011

005001339

Работа выполнена на кафедре «Кузовостроение и обработка давлением» Московского государственного технического университета «МАМИ».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Филиппов Юлиан Кириллович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Проскуряков Николай Евгеньевич

кандидат технических наук Белокуров Олег Александрович

Ведущая организация:

Московский государственный технологический университет «Станкин».

Защита диссертации состоится 24 ноября 2011 г. в 14 ч. на заседании диссертационного совета ДМ 212.140.02 при Московском государственном техническом университете «МАМИ» по адресу: 107023, Москва, ул. Большая Семеновская, д. 38, ауд. Б-304. E-mail: ershovl947@yandex.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета «МАМИ».

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу учёному секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «ВО» октября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

¿/^¿¿¿¿¿и^С Ершов м,ю-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. С бурным развитием современной науки и техники всё больше внимания уделяется разработке новых технологий, и последующему их внедрению с целью повышения уровня производства. Благодаря разработке новых технологических процессов появляется возможность получать изделия высокого качества с заданными эксплуатационными свойствами и с наименьшими затратами на их производство.

Холодная объемная штамповка (ХОШ) является одним из прогрессивных ресурсосберегающих методов получения изделий высокого качества. ХОШ получают ответственные детали с высокими и стабильными механическими свойствами, за счёт упрочнения и отсутствием рекристаллизации в металле. Технологические и экологические преимущества позволяют применять процессы холодной объемной штамповки вместо горячей штамповки, литья и механической обработки резанием при производстве широкой номенклатуры заготовок и деталей.

Холодная объемная штамповка обладает рядом преимуществ. Так как заготовки не нагреваются, на поверхности штампованных деталей не происходит образования окалины, обезуглероживания, обесцинкования и т.п., что улучшает качество поковок в целом и сокращает припуски на дальнейшую обработку, тем самым, увеличивая коэффициент использования металла. Благодаря ХОШ на штампуемых деталях отсутствуют надрезы, появляется направленность волокон вдоль конфигурации штампованной заготовки, улучшается микрогеометрия. Помимо экономии металла существенно снижается трудоёмкость и себестоимость деталей, высокий уровень автоматизации и механизации самих процессов.

Так же имеется и ряд недостатков при использовании процессов ХОШ. Самый главный недостаток - это высокое сопротивление пластической деформации и пониженная пластичность большинства металлов при. комнатной температуре. Данный недостаток возникает из-за деформационного упрочнения металлов.

Использование комбинированных схем трёхстороннего выдавливания при изготовлении деталей типа втулка с фланцем повышает технологические возможности процессов штамповки за счет снижения энергетических затрат и сокращения количества технологических переходов. Но внедрение

комбинированных процессов холодного выдавливания на сегодняшний момент затруднено из-за малой изученности этих технологий и, как следствие, отсутствия информации в литературе.

Актуальность научной задачи.

Для повышения качества изделий и технологических возможностей ХОШ, необходимо развитие технологий заготовительного производства за счет изучения и освоения процессов комбинированного выдавливания, а также исследования влияния деформации на изменение механических свойств.

Цель работы.

Повышение качества осесимметричных деталей типа втулка с фланцем, получаемых холодным выдавливанием с учетом влияния деформации на изменение значения твёрдости.

Задачи исследования:

¡.Провести моделирование методом конечных элементов ((2Рогт-2Б) процесса формообразования заготовки типа втулка с фланцем комбинированным трёхсторонним выдавливанием;

2. Разработать рекомендации по выбору оптимальной геометрии рабочего инструмента для комбинированного трёхстороннего выдавливания изделий типа втулка с фланцем;

3. Обосновать выбор марки стали для холодной объемной штамповки в зависимости от изменения значения твёрдости в процессе деформации. Провести анализ полученных данных и установить зависимость значений твёрдости от схемы напряженного состояния и величины деформации;

4. Разработать технологию холодного комбинированного трёхстороннего выдавливания изделия типа втулка с фланцем на примере детали «Корпус шарового пальца», входящей в сборочный узел шаровой опоры передней подвески легкового автомобиля.

Методы исследования.

Экспериментально-аналитические исследования комбинированного процесса трёхстороннего выдавливания в сужающийся канал проводились на основе метода конечных элементов в программе С^Рогт-гО1.

1 Сайт разработчиков: http://www.qfonn3d.ru.

Экспериментальные исследования проводились при помощи метода координатной сетки, а для определения энергосиловых и деформационных параметров в процессе комбинированного выдавливания применялись современные измерительные приборы.

Научная новизна:

- получены зависимости управления процессом комбинированного выдавливания за счёт изменения геометрии рабочего инструмента;

- получена зависимость, устанавливающая влияние угла матрицы на процесс деформирования, конечную форму и размеры готовой детали, а также на силу деформирования при комбинированном процессе трёхстороннего выдавливания в сужающийся канал;

- разработана методика прогнозирования дефекта металла (утяжина) и даны рекомендации по предотвращению появления данного дефекта при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем;

- экспериментально доказано, что для ведения расчётов в качестве меры деформации максимальный сдвиг предпочтительнее, чем интенсивность деформации;

- определена экспериментально зависимость значения твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния.

Практическая значимость:

определены геометрические соотношения инструмента, обеспечивающие рациональные технологические режимы операции комбинированного трёхстороннего выдавливания в сужающийся канал;

- определены погрешности по геометрии и энергосиловым показателям получаемой заготовки методом комбинированного выдавливания, сравнивая данные полученные экспериментальным методом координатной сетки с конечно-элементным моделированием в программе (2Рогт-2В;

- определены зависимости значений твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния, выраженного в показателе Лодэ-Надаи, благодаря чему появилась возможность прогнозировать значение твёрдости деталей, получаемых холодной объёмной штамповкой;

- получена количественная оценка размера дефекта металла (утяжина) при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем;

- разработан технологический процесс комбинированного выдавливания деталей типа втулка с фланцем на примере детали «Корпус шарового пальца» из стали 10 с учетом изменения значения твёрдости. Спроектированы и изготовлены: экспериментальная оснастка, производственные штампы. Технологический процесс и производственные штампы приняты к внедрению в производство на ООО «ЛМЗ-Универсал» (Пермский край, г. Лысьва); методика расчета технологии принята к внедрению в учебный процесс.

Личный вклад соискателя заключается в следующем:

- обоснование цели работы, разработка основных идей и методик исследований, постановка и решение задач диссертационной работы;

- исследован процесс комбинированного выдавливания, установлены зависимости влияния геометрии рабочего инструмента на процесс комбинированного выдавливания, разработана технология производства осесимметричных деталей типа втулка с фланцем;

- разработана конструкторская документация на экспериментальную и промышленную пггамповую оснастку для выдавливания деталей с фланцем;

- проведено моделирование процессов выдавливания осесимметричных деталей типа втулка с фланцем методом конечных элементов в программе 0Рогт-2Б при различной геометрии рабочего инструмента;

- по результатам экспериментальных исследований установлена зависимость значений твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния.

Вклад соискателя в работах, опубликованных вместе с соавторами, представлен в аннотациях к списку опубликованных работ по теме диссертации.

Апробация работы.

Результаты исследований доложены и обсуждены:

- научно-техническая конференция «Состояние, проблемы и перспективы разработки корабельных информационно-управляющих комплексов (эффективность, надежность, экономика)», г. Москва, 2007;

- научно-техническая конференция «Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов», г. Москва, 2008;

- международный научный симпозиум «Автотракторостроение — 2009», г. Москва, 2009.

Публикации.

Основное содержание работ опубликовано в 7 печатных работах, в том числе 3 публикации в ведущих рецензируемых изданиях, включённых в список ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы и приложений. Работа выполнена на 142 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунка, 9 таблиц, список используемой литературы из 108 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и цели диссертационной работы, приведены научная новизна, практическая значимость, методы исследования и основные положения, выносимые на защиту, краткое содержание диссертации.

В первой главе приводится обзор литературных источников, связанных с изучаемыми вопросами: формообразование тела при холодной деформации; исследование процессов прямого, обратного, радиального и комбинированного выдавливания; существующие подходы к моделированию процессов холодного выдавливания; классификация типовых деталей с фланцем и существующих математических моделей процессов выдавливания деталей с фланцем. •

Изучению процессов выдавливания посвящены многочисленные работы отечественных и зарубежных ученых, таких, как Г. Закс, Э. Зибель, С.И. Губкин, А. Бриджмен, В. Джонсон, М. Дотер, А. Грин, Е. Зибер, ПС. Истомин, А.Э. Артес, X. Кудо, И.А. Норицын, Г.А. Навроцкий, И.Л. Перлин, Л.В. Прозоров, М.В. Сторожев, Е.А. Попов, Г.А. Смирнов-Аляев, И.М. Павлов,

Д.П. Кузнецов, А.Д. Матвеев, Л.Г. Степанский, А.Д. Томленое, Е.П. Унсксов, Е. Томсен, Г.Д. Фельдман, Р. Хилл, В Я. Шехтер, Л. А. Шофман и др.

Вопросам комбинированного и совмещенного выдавливания посвящены работы А.Э. Артеса, И.С. Алиева, К.Н. Богоявленского, Я.Е. Бейгельзимера, АЛ. Воронцова, В.А. Головина, Г.Я. Гунна, А.М. Дмитриева, В.В. Евстифеева, В .А. Евстратова, В.А. Крохи, А.Н. Митькина, Л.Д. Оленина, И.О. Сивака, Ю.К. Филиппова, и других авторов.

В главе проанализированы методы математического моделирования и экспериментально-аналитические методы исследования напряженно-деформированного состояния металла при холодной объемной штамповке.

Также приводится обзор литературных источников, посвященных исследованию влияния деформации на твёрдость углеродистых сталей.

Из обзора литературы, следует, что отсутствует анализ процесса комбинированного трёхстороннего выдавливания заготовки типа втулка с фланцем в сужающийся канал, не изучено влияние геометрии инструмента на конечные размеры детали и силу деформирования. А так же до сих пор не достаточно изучена зависимость величины твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния для многих марок сталей.

В заключение обзора сформулированы неисследованные или требующие уточнения проблемы, на основании чего поставлены цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе проведено моделирование комбинированного процесса трёхстороннего выдавливания деталей типа втулка с фланцем методом конечных элементов в программе (ЗРогт-2В при различной геометрии рабочего инструмента. Изучена кинематика течения металла и предложена оптимальная геометрия рабочего инструмента, при которой идёт максимальное заполнение полости штампа металлом. Получена возможность управлять процессом комбинированного трёхстороннего выдавливания при изготовлении деталей типа втулка с фланцем за счёт изменения геометрии рабочего инструмента.

Одна из основных задач данного исследования - сделать комбинированный процесс выдавливания управляемым, например, управлять кинематикой течения металла в верхнюю и нижнюю трубчатую часть детали типа втулка с фланцем. Получить возможность контролировать их размеры.

Были выбраны две осесимметричные схемы для комбинированного выдавливания. Схемы представлены на рисунке 1.

¡Й-Л

Контр Р

пуансонЦ

® -

а) б)

Рисунок 1. Схемы для комбинированного выдавливания: а) с фиксированной точкой по вертикали; б) с фиксированной точкой по горизонтали

Различие в схемах а я б только в выборе точки отсчёта углов верхней и нижней матриц. Расстояние А одинаково для той и другой схемы. Углы аир изменяются как симметрично, так и комбинированно принимая следующие значения: 0°, 30°, 45°, 60°.

По результатам моделирования построены графики зависимостей высоты трубчатой части корпуса и диаметра фланца от хода ползуна при различных схемах комбинированного выдавливания. На рисунке 2 представлены зависимости высоты трубчатой части корпуса при углах верхней матрицы 30° и 60°-нижней.

Зависимость высоты труекатой части кчтпуса от хода попауна при утах матриц Э(Лта 60° Зависимость выадты трубчатой част« корпуса от кода ползуна при ртих матриц 30°на 60* • верхняя трубчатая часть корпуса * кижийя трубчатая часть корпуса

8 14

е а

- 4 к Г

; %

301

* 60-

г* ж**

8 14

I

I 6

'П: И ?

т <

601

IА \

1Л Г 30'

¿о

8 10 12 14

Ход ползуна Б. мм

10 12 14 1в 18 Ход ползуна Э. м

а) б)

Рисунок 2. Зависимость высоты трубчатой части корпуса от хода ползуна при углах матриц ЗОРибО0: а) по схеме с фиксированной точкой по вертикали; б) по схеме с фиксированной точкой по горизонтали

Исследован процесс зарождения дефекта металла (утяжина), разработана методика прогнозирования и выработаны рекомендации по предотвращению появления данного дефекта при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем. Получена количественная оценка размеров данного дефекта металла (таблица 1, рисунок 1).

Таблица 1. Количественная оценка дефекта металла (утяжина) в зависимости от угла верхней и нижней матрицы и схемы выдавливания

По схеме с фиксированной точкой по вертикали По схеме с фиксированной точкой по горизонтали

угол а 0° 30° 45й 60 угол а 0° 30° 45° 60°

угол р 0° 30° 45° 60° угол Р 0° 30° 45° 60й

утяжина ДЬ при угле а, мм 0,32 1,30 0,26 0 утяжина ДЬ при угле а, мм 0,32 1,00 0 0

утяжина ДЬ при угле 3, мм 0,32 1,33 0,27 0 утяжина ДЬ при угле Р, мм 0,32 0,99 0 0

угол а о" 0° 30° угол а 0° 0° 0й 30°

угол Р 30° 45° 60° о" угол р 30" 45й 60° 0й

утяжина ДЬ при угле а, мм 0,63 0,54 0,26 0,37 утяжина ДЬ при угле а, мм 0,3 0,68 0,88 0,66

утяжина ДЬ при угле 3, мм 0,38 0,48 0 0,59 утяжина ДЬ при угле 3, мм 0,63 0 0 0,31

угол а 30° 30° 45° 45й угол а 30° 30° 45° 45°

угол Р 45° 60° 0й 30° угол Р 45° 60° 0й 30°

утяжина ДЬ при угле а, мм 1,17 1,22 0,35 0,23 утяжина ДЬ при угле а, мм 1,15 1,65 0 0,37

утяжина ДЬ при угле Р, мм 0,27 0 0,43 1,20 утяжина ДЬ при угле 3, мм 0,42 0 0,71 1,14

угол а 45° 60° 60° 60° угол а 45° 60° 60° 60°

угол Р 60° 0° 30" 45° угол Р 60° 0° • 30° 45й

утяжина ДЬ при угле а, мм 0,51 0 0 0 утяжина ДЬ при угле а, мм 0 0 0 0

утяжина ДЬ при угле р, мм 0 0,26 1,19 0,50 утяжина ДЬ при угле 3, мм 0 0,82 1,65 0

Проанализировав полученные данные, видно, что сам факт появления дефекта металла (утяжина) гораздо меньше встречается при комбинированном выдавливании по схеме с фиксированной точкой по горизонтали. Особенно это заметно где углы верхней и нижней матрицы составляют от 45° до 60°, а так же

при их комбинации между собой. Благодаря правильно выбранным углам матриц и сводной таблице количественной оценки дефекта металла (утяжина), можно прогнозировать появление данного дефекта и контролировать его размер. Что касается количественной оценки данного дефекта, то тут надо отталкиваться от чертежа готовой детали и проверять возможность допущения данного дефекта с последующим его устранением при помощи механической обработки резанием.

В третьей главе проведены исследования формообразования заготовки типа втулка с фланцем экспериментальным методом координатных сеток и методом конечных элементов (С2Рогт-2Б) при комбинированном выдавливании. На основе результатов эксперимента и моделирования получены рекомендации по выбору размеров исходной заготовки и формообразования при комбинированном выдавливании в сужающийся канал. Приводятся сравнительные данные энергосиловых, кинематических и геометрических характеристик, а так же данные о распределении скоростей в деформируемой заготовке при формообразовании изделий втулочного типа с фланцем, полученных в системе конечно-элементного моделирования С2Рогт-20 и экспериментальным методом.

Расчет локальных деформаций производился по параметрам ячеек делительной координатной сетки (1-7).

Деформацию образца за один этап выдавливания определяли по изменению размеров ячеек координатной сетки. При расчете по методу координатной сетки принимается допущение: ячейка АВСБ изменившая свои размеры вследствие приложения нагрузки Р| переместится в положение А^С^ при нагружении усилием Р2 и т.д. Расчет деформации проводили для каждого ряда ячеек по длине исходного образца.

Величины компонентов деформации на одном этапе выдавливания (рисунок 3) определяются следующими выражениями: компоненты деформации по осям координат:

(2)

Величина перемещения по оси - X и У:

Скорость перемещения узла сетки:

(4)

(гу)Г(Ь8УУ-у»-уУ. (5)

где, 1?=Н/уа, Н- ход пуансона (мм), уо =0,1 мм/сек - скорость ползуна

(6)

(7)

Направление скорости определяется:

**-(7УУ(7х\ ■

По данной методике бьши получены значения скорости течения металла для всего поля образца при деформировании.

В результате обработки данных были получены векторы перемещения частиц по полю течения (рисунок 4). На рисунке видна нанесенная деформированная сетка, и векторы указывают направление перемещения узлов в поле течения.

Рисунок 3. Схема изменения координатной сетки

Рисунок 4. Кинематика течения металла деформированного образца

Проведено моделирование комбинированного процесса в системе конечно-элементного моделирования <5Рогт-2Б. Кривая упрочнения сплава АД1 для эксперимента и моделирования взята из работы Гневашёва Д.А., так как использовался материал из той же партии проката. Размеры исходной заготовки и виртуального инструмента для моделирования соответствовали размерам экспериментального образца и штампа для комбинированного выдавливания.

На рисунке 5 представлен график зависимостей «сила-путь» сплава АД1 по результатам экспериментальных данных и моделирования в С)Рогт-20. Анализируя полученные зависимости видно, что результаты моделирования завышены. В районе хода ползуна 15... 19 мм экспериментальные данные превышают моделирование на 7,4%. К концу процесса выдавливания силовые показатели практически идентичны, погрешность составляет ~4%.

Завышенные результаты силы при моделировании незначительны, данное превышение даёт дополнительный задел в инженерных расчётах при проектировании штампов и выборе оборудования.

Проведено моделирование (<ЗРогт-2В) комбинированного трёхстороннего процесса выдавливания с учётом изменения геометрии углов оформляющих матриц. Для проведения моделирования кривая упрочнения стали 10 взята из работы Игнатенко В.А., так как строилась совместно с автором и все эксперименты, связанные с данным материалом проводились из той же партии проката.

На рисунке 6 приведены результаты моделирования в виде кривых зависимостей «сила-путь» с учётом изменения углов верхней и нижней

матрицы.

■ Экспериментальные данные

Расчет методом конечных элементов в аРогт-20

угол матрицы 0*; • угол матрицы 30*; угол матрицы 45°; • утл матрицы 60*

10 15 20 Ход пуансона, мм

10 15

Ход ползуна, мм

Рисунок 5. График «сила-путь» сплава Рисунок 6. График «сипа-путь» стали 10 в АД1 зависимости от углов верхней и нижней

матрицы

Сила деформирования практически одинакова для всех, углов пока процесс выдавливания идёт в прямом направлении. При движении металла в трёх направлениях сила деформирования достигает максимальных значений при углах матриц 45°.

Анализируя полученные данные, был сделан вывод, что самым оптимальным углом с точки зрения силы деформирования, является угол 30°, так как при данном значении углов матриц сила деформирования минимальна на всем протяжении процесса выдавливания.

В четвертой главе приводятся результаты исследований влияния величины деформации и схемы напряженного состояния на значение твёрдости стали 10.

Из различных источников литературы известно, что благодаря холодной объёмной штамповке (ХОИ1) изготовляют всевозможные детали с хорошим качеством поверхности, высокой геометрической точностью, а так же повышенной износостойкостью. Благодаря ХОШ металл упрочняется, но снижается пластичность и увеличивается твёрдость.

Для производства многих деталей, согласно техническим требованиям чертежа, необходимо получить заложенную конструктором твёрдость. С учётом специфики работы многих деталей, которые выдерживают периодические ударные нагрузки (узловые соединения подвески автомобиля и т.п.), нужно уметь прогнозировать значение твёрдости получаемой детали холодной объёмной штамповкой. Анализ литературы показал, что нет данных по изменению величины твёрдости стали 10 от различной величины деформации при различных схемах нагружения.

Цель данного исследования — определить зависимость твёрдости от величины деформации при различных схемах напряженного состояния для стали 10 ГОСТ 10702-86, тем самым получив возможность прогнозирования свойств деталей, получаемых методами холодной объемной штамповки, а так же обосновать выбор марки стали для штамповки детали «Корпус шарового пальца».

Для определения зависимости твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния были проведены эксперименты с использованием предварительно деформированных образцов по следующим схемам деформирования:

- одноосное сжатие цилиндрических образцов. Показатель напряженного состояния К = 0,33. Показатель Лодэ-Надаи ц0= 1.

- сжатие в щелевом штампе призматических образцов. Показатель напряженного состояния К = -0,33. Показатель Лодэ-Надаи ца=0.

Образцы для замера твёрдости вырезались из объема предварительно деформированной заготовки как вдоль (40% от всего объема), так и поперек направлению движения деформирующего инструмента (60%). Схема вырезки заготовок из осаженных образцов представлена на рисунке 7.

| - л , -««> -

Рисунок 7. Схема вырезки призматических образцов из осаженных заготовок

На рисунке 8 представлены кривые зависимости твёрдости от величины деформации при одноосном сжатии с учётом вырезки образцов вдоль оси деформирования и поперёк.

По результатам исследований была построена поверхность зависимости твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния, выраженного в показателе Лодэ-Надаи (рисунок 9). Опираясь на эти данные можно прогнозировать значения твёрдости деталей, получаемых холодной объёмной штамповкой.

в образцы вырезанные вдоль ос» деформирования • образцы вырезанные поперёк оси деформирования

Величина деформации, е1а=0,7Яп(Н/Ь)

Рисунок 8. Графики зависимости твёрдости от величины деформации

при одноосном сжатии с учётом вырезки образцов вдоль и поперёк оси деформирования

Рисунок 9. Поверхность зависимости твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния

Статистическая обработка результатов проводилась по критери Стьюдента. Ширина доверительного интервала при доверительной вероятное 90% не превышала следующих значений: при одноосном сжати цилиндрических образцов 0,9 НИЗ; при осадке в щелевом штампе 1,4 НИВ.

В пятой главе представлен технологический процесс спроектированные производственные штампы для изготовления детал «Корпус шарового пальца», входящей в сборочный узел шаровой опор передней подвески легкового автомобиля. Результаты эксперимента компьютерного моделирования формообразования детали типа «Корпу шарового пальца» позволили разработать совершенно новую технолоп изготовления целого класса деталей, получаемых методом комбинированног выдавливания холодной объёмной штамповкой. Это позволило повысе качество получаемых изделий и обеспечило надежность самого процесса. Пр помощи комбинированного процесса трёхстороннего выдавливания удалое получить высокую точность детали при минимальном числе переходов энергозатратах.

На основе полученных результатов исследований влияния деформации н изменение значения твердости, получено значение твёрдости в данной детал удовлетворяющее заводским техническим требованиям. Это позволил заменить исходный материал заготовки на более технологичный для холодно объемной штамповки (сталь 10).

На рисунке 10 представлен чертеж заготовки после холодной объемно штамповки.

На первом переходе при помощи штампа рубится заготовка мерно длины. Далее заготовка центрируется для калибровки, что бы на последующ переходах избежать несоосности. Третий переход один из самых важн переходов в данном технологическом процессе, так как происходит набо необходимого объёма металла для формирования фланца в сужающийся кан при помощи комбинированного трёхстороннего выдавливания. На четвёрто переходе осуществляется предварительная высадка фланца. На пятом переход окончательно подчеканивается фланец. На шестом и восьмом переход пробиваются перемычка (дно) корпуса и три крепёжных отверстия во фланце, седьмом происходит обжимка корпуса, а на девятом переходе флане обрезается по контуру в требуемый размер.

Результаты опытной штамповки детали «Корпус шарового пальца» представлены на рисунке 11.

Рисунок 10. Чертёж детали «Корпус шарового пальца»

Технологический процесс и производственные штампы приняты к внедрению на ООО «ЛМЗ-Универсал» (Пермский край, г. Лысьва).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании исследования кинематики течения металла в верхней и нижней трубчатой части корпуса, а так же диаметра фланца, получена возможность прогнозирования конечной геометрии штампованной заготовки корпуса.

2. Даны рекомендации по предотвращению дефекта металла (утяжина) при комбинированном выдавливании осесимметричных деталей типа втулка с фланцем в диапазоне углов матриц от 0° до 60°. При углах матриц от 45° до 60°, а так же при их комбинации между собой, вероятность возникновения данного дефекта сводится к нулю.

3. Сравнительный анализ энергосиловых показателей комбинированного выдавливания, полученный при помощи программы конечно-элементного моделирования С>Рогт-2В, и метода координатной сетки показал расхождение в результатах от 4% до 7,4%.

4. Исследование энергосиловых показателей при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем показало, что самым оптимальным углом с точки зрения силы деформирования, является угол 30°, так как при данном значении углов матриц сила деформирования минимальна на всем протяжении процесса выдавливания.

5. Экспериментально доказано, что максимальный сдвиг в качестве меры деформации предпочтительнее, чем интенсивность деформации. Погрешность в построении графиков зависимости твёрдости от величины деформации составляет не более 0,8% вместо 3%.

6. Построенная поверхность зависимости твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния, даёт возможность прогнозировать значение твёрдости деталей, получаемых холодной объёмной штамповкой.

7. Определены значения твёрдости при различных испытаниях образцов, которые подтверждают, что при деформации от е=0,4 до 0,5 сталь 10 соответствует по твёрдости стали 35 в исходном состоянии. Это обосновывает

замену марки стали для штамповки детали «Корпус шарового пальцал из более технологичной стали 10.

8. На основании результатов проведённых исследований разработан технологический процесс производства детали «Корпус шарового пальца». Спроектированы и изготовлены промышлешгые штампы для производства деталей в условиях серийного производства. Изготовлена опытная партия деталей «Корпус шарового пальца». Технологический процесс принят к внедрению на ООО «ЛМЗ-Универсал» (Пермский край, г. Лысьва). По предварительным подсчётам экономический эффект при внедрении данного процесса по сравнению с горячей объёмной штамповкой составит около 800 тыс. рублей на программу 600000 штук деталей в год. Результаты работы приняты к внедрению в учебный процесс.

Основные результаты исследований отражены в следующих работах:

1. Бовтало Я.Н., Филиппов Ю.К., Игнатенко В.Н. Влияние деформации и схемы напряжённого состояния на механические свойства стали // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4: в 2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Ч. 1. С. 108-115.

2. Бовтало Я.Н. Прогнозирование возникновения дефекта - утяжины металла при комбинированном прямом, радиальном и обратном выдавливании детали типа «втулка с фланцем» // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4: в 2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Ч. 2. С. 60 - 64.

3. Бовтало Я.Н., Филиппов Ю.К. Технологический процесс холодной объёмной штамповки детали «корпус шарового пальца» // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. №5. С. 17-19.

4. Бовтало Я.Н. Исследование процесса холодного выдавливания полусферических деталей с фланцем/ Бовтало Я.Н., Горяйнов Е.И., Игнатенко В.Н., к.т.н. Калпина Н.Ю., д.т.н Филиппов Ю.К. //Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов. - сборник докладов научно-технической конференции. - М.: ОАО «Концерн «Моринформсистема - Агат», 2008, С. 268-271.

5. Бовтало Я.Н. Исследование изменения механических свойств стали при холодной объемной штамповке./ Бовтало Я.Н., Игнатенко В.Н. и др. //Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов. - сборник докладов научно-технической

конференции. - М.: ОАО «Концерн «Моринформсистема - Агат», 2008, С. 260 -262.

6. Бовтало Я.Н. Разработка технологического процесса холодной объёмной штамповки детали «Корпус шарового пальца» / Бовтало Я.Н. //Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов. - сборник докладов научно-технической конференции. -М.: ОАО «Концерн «Моринформсистема - Агат», 2008, С. 263267.

7. Бовтало Я.Н. Зависимость механических свойств стали от величины деформации и схемы напряжённого состояния./ Бовтало Я.Н., Игйатенко В.Н., Филиппов Ю.К.// Обработка материалов давлением. - сборник научных трудов №1 (20) - 2009. - Краматорск: Донбасская государственная машиностроительная академия, 2009. - С. 141-144.

Бовтало Ярослав Николаевич

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

«РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕМ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТРЁХСТОРОННЕГО ВЫДАВЛИВАНИЯ» Подписано в печать Заказ Тираж 100 экз.

Бумага типографская. Формат 60х90\16 Объем 1,2 п.л.

МГТУ «МАМИ», 107023, Москва, Б. Семеновская ул;, д. 38

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Исследование процессов прямого, обратного, радиального и комбинированного выдавливания

1.2 Особенности теоретического анализа комбинированного выдавливания

1.3 Исследование напряженно-деформированного состояния металла при холодной объемной штамповке

1.4 Понятие твердости и методы её определения. Влияние деформации на изменение значения твёрдости

1.5 Цель и задачи работы

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ ТЕЧЕНИЯ

МЕТАЛЛА ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛКА С ФЛАНЦЕМ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ТРЁХСТОРОННЕМ ВЫДАВЛИВАНИИ

2.1 Исходные данные для конечно-элементного моделирования

2.2 Моделирование и исследование комбинированного трёхстороннего выдавливания при различной геометрии рабочего инструмента

2.3 Исследование и прогнозирование возникновения дефекта металла (утяжина) при комбинированном трёхстороннем выдавливании детали типа втулка с фланцем

2.4 Результаты и выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

КИНЕМАТИКИ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛКА С ФЛАНЦЕМ ПРИ КОМБИНИРОВАННОМ ВЫДАВЛИВАНИИ

3.1 Исследование кинематики течения металла методом координатной сетки

3.2 Обработка результатов испытания образцов

3.3 Сравнение данных, полученных экспериментальным путём, с результатами компьютерного моделирования в системе С>Рогт-2В

3.4 Исследование энергосиловых показателей при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем в сужающийся канал

3.5 Результаты и выводы

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И

СХЕМЫ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА

ТВЁРДОСТЬ СТАЛИ

4.1 Исследование зависимости твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния. Методика проведения испытаний

4.2 Обработка результатов экспериментов

4.3 Результаты и выводы

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ВНЕДРЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ

РЕЗУЛЬТАТОВ НА ПРИМЕРЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ ДЕТАЛИ «КОРПУС ШАРОВОГО ПАЛЬЦА», С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМБИНИРОВАННОГО ТРЕХСТОРОННЕГО ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ

5.1 Назначение детали

5.2 Разработка и исследование технологического процесса штамповки детали «Корпус шарового пальца», входящей в сборочный узел шаровой опоры передней подвески легкового автомобиля

5.3 Компьютерное моделирование технологического процесса холодной объемной штамповки детали «Корпус. шарового пальца»

5.4 Производственная оснастка для изготовления детали «Корпус шарового пальца»

5.5 Результаты опытной штамповки детали «Корпус шарового пальца»

5.6 Выбор оборудования

5.7 Результаты и выводы

С бурным развитием современной науки и техники всё больше внимания уделяется разработке новых технологий, и последующему их внедрению с целью повышения уровня производства. Благодаря разработке новых технологических процессов появляется возможность получать изделия высокого качества с заданными эксплуатационными свойствами и с наименьшими затратами на их производство.

Холодная объемная штамповка является одним из прогрессивных ресурсосберегающих методов получения изделий высокого качества. Холодной объемной штамповкой (ХОШ) получают.болыиое количество изделий весом от нескольких грамм до нескольких килограмм с точностью до 2-3 класса, чистотой поверхности до 7-10 класса шероховатости. ХОШ получают ответственные детали с высокими и стабильными механическими свойствами, что объясняется отсутствием рекристаллизации в металле и упрочнением (в отличие от горячей объёмной штамповки). Так как заготовки не нагреваются, на поверхности штампованных деталей не происходит образования окалины, обезуглероживания, обесцинкования и т.п., что улучшает качество поковок в целом и сокращает припуски на дальнейшую обработку, тем самым, увеличивая коэффициент использования металла (по сравнению с литьём и горячей штамповкой на 30% и более, по сравнению с обработкой резанием — в 2-3 раза). В ряде случаев поковки не требуют дополнительной обработки, являясь готовыми деталями (коэффициент использования металла составляет 1). Благодаря ХОШ на штампуемых деталях отсутствуют надрезы, появляется направленность волокон вдоль конфигурации штампованной заготовки, улучшается микрогеометрия. Помимо экономии металла существенно снижается трудоёмкость и себестоимость детаI лей, высокий уровень автоматизации и механизации самих процессов. Применение многопозиционных штамповочных автоматов, а также установка на прессы многопозиционных штампов-автоматов, обеспечивает повышение производительности в 5-10 раз и более по сравнению с современными автоматами с ЧПУ для обработки резанием подобных деталей. В отличие от горячей объёмной штамповки, холодная, объёмная штамповка придаёт металлам мелкозернистую структуру.

Помимо выше перечисленных преимуществ, имеется и ряд недостатков при использовании процессов ХОШ. Самый главный недостаток — это высокое сопротивление пластической деформации и пониженная пластичность большинства металлов при комнатной температуре. Данный недостаток возникает из-за деформационного упрочнения металлов.

Главной проблемой теоретического и экспериментального анализа операций ХОШ является определение технологической силы деформирования, в зависимости от вида напряжённо-деформированного состояния значения деформации, геометрии инструмента, условий на контакте заготовки с инструментом, а также изучение напряжённого состояния. Эти вопросы рассмотрены в работах Ю.А. Алюшина, А.Э. Артеса, А.Л. Воронцова, O.A. Ганаго, В.А. Головина, Г.Я. Гуна, A.M. Дмитриева, В.В. Евстифеева, В.А. Евстратова, А.З: Журавлёва, Г.И. Кириллова, С.М. Колесникова, Ф.А. Коммеля, A.A. Коставы, Д.П. Кузнецова, А.Д. Матвеева, А.Н. Митькина, Г.А. Навроцкого, Р.И. Непершина, А.Г. Овчинникова, В.А. Огородникова; Л.Д. Оленина, И.П. Ренне, Ю.С. Сафа-рова, Е.И. Семёнова, Г.А. Смирнова-Аляева, Л.Г. Степанского, А.Д. Томленова, Е.П. Унксова, В.Е. Фаворского, Ю.Ф. Филимонова, Ю.К.Филиппова, А.И. Хы-бемяги, В.Я. Шехтера, Л.А. Шофмана, а также Б. Авицура, У.Джонсона, Э. Томсена, Г.Д. Фельдмана, Р. Хилла, Ч. Янга и др.

Комбинированное выдавливание является перспективным процессом холодной объёмной штамповки. Комбинированное выдавливание может быть успешно применено для изготовления изделий типа втулка с фланцем с различным профилем, как внутренней, так и наружной поверхностей.

Цель работы.

Повышение качества осесимметричных деталей типа втулка с фланцем, получаемых холодным выдавливанием с учетом влияния деформации на изменение значения твёрдости.

Для решения этой задачи необходимо определить кинематику течения металла в условиях холодной деформации, а так же её зависимость от изменения геометрии рабочего инструмента, напряжённо-деформированного состояния и др. Для создания нового технологического процесса производства деталей холодной объёмной штамповкой требуется более подробное изучение поведения материалов в процессе их формообразования.

Актуальность научной задачи.

Для повышения качества изделий и технологических возможностей ХОШ необходимо развитие технологий заготовительного производства за счет изучения и освоения процессов комбинированного выдавливания, а также исследования влияния деформации на изменение механических свойств.

Научная новизна:

- получены зависимости управления процессом комбинированного выдавливания за счёт изменения геометрии рабочего инструмента;

- получена зависимость, устанавливающая влияние угла матрицы на процесс деформирования, конечную форму и размеры готовой детали, а также на силу деформирования при комбинированном процессе трёхстороннего выдавливания в сужающийся, канал; ?

- разработана методика прогнозирования дефекта металла (утяжина) и даны рекомендации по предотвращению появления данного-дефекта при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем;

- экспериментально доказано, что для ведения расчётов в качестве меры деформации максимальный сдвиг предпочтительнее, чем интенсивность деформации.

- определена экспериментально зависимость значения твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния.

Практическая значимость:

- определены герметрические соотношения инструмента, обеспечивающие рациональные технологические режимы операции комбинированного трёхстороннего выдавливания в сужающийся канал;

- определены погрешности по геометрии и энергосиловым показателям получаемой заготовки методом комбинированного выдавливания, сравнивая данные, полученные экспериментальным методом координатной сетки, с конечно-элементным моделированием в программе С£Рогт-2В;

- определены зависимости значений твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния, выраженного в показателе Лодэ-Надаи, благодаря чему появилась возможность прогнозировать значение твёрдости деталей, получаемых холодной объёмной штамповкой;

- получена количественная оценка размера дефекта металла (утяжина) при комбинированном трехстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем;

- разработан технологический процесс комбинированного выдавливания деталей типа втулка с фланцем на примере детали «Корпус шарового пальца» из стали 10 с учетом изменения значения твёрдости. Спроектированы и изготовлены: экспериментальная оснастка, производственные штампы. Технологический процесс и производственные штампы приняты к внедрению в производство на ООО «ЛМЗ-Универсал» (Пермский край, г. Лысьва); методика расчета технологии принята к внедрению в учебный процесс.

Личный вклад соискателя заключается в следующем:

- обоснование цели работы, разработка основных идей и методик исследований, постановка и решение задач диссертационной работы;

- исследован процесс комбинированного выдавливания, установлены зависимости влияния геометрии рабочего инструмента на процесс комбинированного выдавливания, разработана технология производства осесимметричных деталей типа втулка с фланцем;

- разработана конструкторская документация на экспериментальную и промышленную штамповую оснастку для выдавливания деталей с фланцем;

- проведено моделирование процессов выдавливания осесимметричных деталей типа втулка с фланцем методом конечных элементов в программе (^Рогт-20 при различной геометрии рабочего инструмента;

- по результатам экспериментальных исследований установлена зависимость значений твёрдости стали 10 от величины деформации и схемы напряженно-деформированного состояния.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на научно-технической конференции «Состояние, проблемы и перспективы разработки корабельных информационно-управляющих комплексов (эффективность, надежность, экономика)», г. Москва, 2007; на научно-технической конференции «Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов», г. Москва, 2008; на международном научном симпозиуме «Автотракторостроение — 2009», г. Москва, 2009.

В первой главе приводится обзор литературных источников, связанных с изучаемыми вопросами: формообразование тела при холодной деформации; исследование процессов прямого, обратного, радиального и комбинированного трехстороннего выдавливания; существующие подходы к моделированию процессов холодного выдавливания; классификация типовых деталей с фланцем и существующих математических моделей процессов выдавливания деталей с фланцем.

Из обзора литературы, следует, что отсутствует анализ процесса комбинированного трёхстороннего выдавливания заготовки типа втулка с фланцем в сужающийся канал, не изучено влияние геометрии инструмента на конечные размеры детали и силу деформирования. А так же до сих пор не достаточно изучена зависимость величины твёрдости от величины деформации и схемы напряженного состояния для многих марок сталей.

В заключение обзора сформулированы неисследованные или требующие уточнения проблемы, на основании которых поставлены цель и задачи настоящей работы.

Во второй главе проведено моделирование комбинированного процесса трёхстороннего выдавливания методом конечных элементов в программе (2Рогт-2В при различной геометрии рабочего инструмента для деталей типа втулка с фланцем. Изучена кинематика течения металла и предложена оптимальная геометрия рабочего инструмента, при которой идёт максимальное заполнение полости штампа металлом. Получена возможность управлять процессом комбинированного трёхстороннего выдавливания при изготовлении деталей типа втулка с фланцем за счёт изменения геометрии рабочего инструмента.

Кривая упрочнения стали 10 для проведения моделирования взята из работы [5], так как строилась совместно с автором и все последующие эксперименты, связанные с данным материалом, проводились из той же партии проката. Виртуальные размеры исходной заготовки и инструмента для моделирования соответствовали размерам образца, рассчитанного для технологического процесса и штампа для комбинированного выдавливания.

Исследован процесс зарождения такого дефекта, как утяжина металла, разработана методика прогнозирования и выработаны рекомендации по предотвращению появления данного дефекта при комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем. Получена количественная оценка размеров данного дефекта металла.

В третьей главе проведены исследования формообразования заготовки типа втулка с фланцем экспериментальным методом координатных сеток и методом конечных элементов (С>Рогт-20) при комбинированном выдавливании. На основе результатов.эксперимента и моделирования получены рекомендации по выбору размеров исходной заготовки и формообразования при комбинированном выдавливании в сужающийся канал. Приводятся сравнительные данные энергосиловых, кинематических и геометрических характеристик- при формообразовании изделий втулочного типа с фланцем, полученных в системе конечно-элементного моделирования <ЗРогт-2Б?и экспериментальным методом.

Кривая упрочнения сплава АД1 для эксперимента и моделирования взята из работы [68], так как использовался материал из той же партии проката.

В четвертой главе приводятся результаты исследований влияния величины деформации и схемы напряженного состояния на значение твёрдости стали 10.

Для производства многих деталей, согласно техническим требованиям чертежа, необходимо получить заложенную конструктором твёрдость. С учётом специфики работы многих деталей, которые выдерживают периодические ударные нагрузки (узловые соединения подвески автомобиля и т.п.), нужно уметь прогнозировать значение твёрдости получаемой детали холодной объёмной штамповкой. Анализ литературы показал, что нет данных по изменению величины твёрдости стали 10 от различной величины деформации при различных схемах нагружения.

Поэтому была поставлена задача определить зависимость твердости от величины деформации и от схемы напряженного состояния для прогнозирования свойств деталей, получаемых холодной объемной штамповкой.

В пятой главе представлен технологический процесс и спроектированные производственные штампы для изготовления детали «Корпус шарового пальца», входящей в сборочный узел шаровой опоры передней подвески легкового-автомобиля. Тем самым показана возможность использования результатов'моделирования и экспериментальных исследований формообразования^ прш решении практической задачи. Результаты эксперимента и компьютерного моделирования формообразования детали типа «Корпус шарового пальца» позволили разработать, совершенно новую технологию^ изготовления целого класса деталей, получаемых методом комбинированного выдавливания холодной объём-"нойг штамповкой. Это позволило повысить качество получаемых изделий и обеспечило надежность самого процесса. При помощи комбинированного процесса трёхстороннего выдавливания-удалось получить высокую точность детали при минимальном числе переходов и сниженных энергозатратах.

Работа выполнена на кафедре и в лаборатории «Кузовостроение и обработка давлением» МГТУ МАМИ и на предприятии ОАО «Концерн «Морин-формсистема - Агат».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании исследования кинематики течения металла в верхней и нижней . трубчатой части корпуса; а так же диаметра фланца,, получена возможность прогнозирования конечной геометрии штампованной заготовки корпуса.

2.Даны рекомендации по предотвращению дефекта металла (утяжина) при комбинированном выдавливании осесимметричных деталей типа втулка с фланцем в диапазоне углов матриц от 0° до 60°. При углах матриц от 45° до 60°, а так же при их комбинации между собой, вероятность возникновения; данного дефекта сводится к нулю.

3. Сравнительный анализ энергосиловых показателей комбинированного выдавливания, полученный при помощи программы конечно-элементного-моделирования: (~)Еогт-2В;и метода координатной сетки показал расхождение в результатах от 4% до 7,4%.

4. Исследование энергосиловых показателей при- комбинированном трёхстороннем выдавливании деталей типа втулка с фланцем показало, что самым оптимальным углом с точки зрения силы деформирования, является? угол 30°, так как при да! шом значении углов матриц сила деформирования минимальна на всем протяжении процесса выдавливания.

5. Экспериментально доказано, что максимальный сдвиг в качестве меры деформации предпочтительнее, чем интенсивность деформации. Погрешность в построении, графиков зависимости твёрдости от величины деформации составляет не более 0,8%. вместо 3%. '

6. Построенная поверхность зависимости твёрдости от величины деформации и схемы* напряженного состояния; даёт возможность прогнозировать значение твёрдости деталей, получаемых холодной объёмной штамповкой!

7. Определены значения твёрдости при различных испытаниях образцов, которые подтверждают, что при деформации от е=0,4 до 0,5 сталь 10 соответствует по твёрдости стали 35 в исходном состоянии. Это обосновывает замену марки стали для штамповки детали «Корпус шарового пальца» из более технологичной стали 10.

8. На основании результатов проведённых исследований разработан технологический процесс производства детали «Корпус шарового пальца». Спроектированы и изготовлены промышленные штампы для производства деталей в условиях серийного производства. Изготовлена опытная партия деталей «Корпус шарового пальца». Технологический процесс принят к внедрению на ООО «ЛМЗ-Универсал» (Пермский край, г. Лысьва). По предварительным подсчётам экономический эффект при внедрении данного процесса по сравнению с горячей объёмной штамповкой составит около 800 тыс. рублей на программу 600000 штук деталей в год. Результаты работы приняты к внедрению в учебный процесс. 131: . .

1. Зг. Сторожевом®;, Попов Е.А. Теория? обработки, металлов давлением. М.: Машиностроение; 1977. 423с.

2. Тун Г.Я;, Полухин П.И., Полухин В.П., Прудковский- Б.А. Пластическоеформоизменение металлов: М1 Металлургия;, 1968; 416 с:

3. Игнатеико В;А. Совершенствование технологии; комбинированного? выдавливания■ полых деталей; с фланцем, с учётом изменения механических свойств./ Дисс. канд.техн; наук. М.: МГТУ «МАМИ» - 2009!.- 175 с.

4. Чудаков П.Д., Коробкин В.Д. Обратное осесимметричное выдавливание упрочняющегося материала. // Прогрессивные технологические процессы обработки давлением. М:: Машиностроение, 1971, с!,8-14. .

5. У иксов Е.П., Сафаров Ю.С. Экспериментальные исследования контактных напряжений при прессовании в плоском контейнере. В сб. Повышение прочнос ти и долговечности машин. М.: ЦНИИТМАШ, 1969; 110, С; .22-45. ■."'.''.'

6. Яшаев С.Ш. Основьв дифференцированного выдавливания. // Кузнечно-штамповочноепроизводство: 1979^№ 9; с. 4-6:

7. Можейко Ю.П., Розенталь Н.К. / Расчет гидравлического устройства для выдавливания металлических деталей: // Прогрессивные технологические процессы обработки давлением. М.: Машиностроение, 1978, С. 9-14.

8. Дмитриев А.М., Воронцов А.Л'., Аппроксимация кривых упрочнения: металлов: // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением: №6* 2002, с. 16-21.132 •

9. Дмитриев А. М., Воронцов А. Л. Выдавливание полых изделий с раздачей заготовки в движущейся матрице // Вестн. машиностр. 2004. - № 10.-С. 55-61.

10. Гуменюк Ю.И., Кузнецов Д.П. Общая и специальная терминология ОМД на примере, классификации основных видов процесса, выдавливания?// Заготовительные производства в машиностроении. — 2005. №2. — С. 26-35.

11. Алиев И.С. Технологические процессы, холодного поперечного выдавливания //Кузнечно-штамповочное производство.— 1988. №6. - С. 1-4.

12. Способ изготовления изделий со ступенчатой? боковой поверхностью: A.c. 1030081 СССР, МКИ В 21 J 5/12./В:Г. Шибаков (СССР). -№ 3256982/25-27;:Заявлено 0б103;81; Открытия, Изобретения: 1983; № 2-7.

13. Способ получения изделий: A.c. 638412 СССР, МКИ В 21 J 5/08: / Ю.А; Бочаров, A.B. Сафонов; A.F. Овчинников; (СССР): № 2008609/25-27; Заявлено'19.03:74; Открытия.Изобретения. 1978; № 47!.

14. Штамп для; изготовления? деталей: с фланцами: ; A.c. 26 Г153 СССР, МКИЩШ J> 13/02:,/ Е.И: Семенов; С:И!.Рожков.(СССР)^- № 1278167/25-27;: Заявлено 28.10.68;:Открытия. Изобретения. 1970, № 4.

15. Способ формовки кольцевого утолщения? ная цилиндрической; детали: A.c. 396159 СССР, МКИ В-21 J 5/08. / Е.И. Мошнин, Н.И- Ромашко, П.П. Костин (СССР). № 1481388/25; Заявлено 30.09.70; Открытия: Изобретения. 1973, № 36.

16. Алиев И.С. Технологические возможности^ новых способов; комбинированного выдавливания // Кузнечно-штамповочное производство.-1990.-№2.-С. 7-10.

17. Коган Р.Т. Штамповка с противодавлением.//Конструирование и технология машиностроения. — Сер. В'. 1965. — №2. — С. 1-7.

18. Теоретические основы ковки и горячей объемной штамповки / Е.М. Макушок, A.C. Матусевич, B.IT. Северденко, В.М. Сегал. Мн.: Наука и техника, 1968. - 408 с.

19. Определение удельного усилия на пуансонах при оформлении цилиндрической шестерни методом двухстороннего деформирования/И.Л. Акаро, A.C. Григоренко и др: // Технология и машины обработки металлов давлением. Омск: ОМПИ, 1971. - С. 72-85.

20. Чудаков- П. Д. Нестационарное пластическое течение упрочняющегося^материала // Исследование в области пластичности и ОМД. Тула: ТЛИ; 1974. - С. 34-41.

21. Кузнецов' Д.П., Савушкин Е.Т. Напряженно-деформированное состояние заготовки1 при холодном поперечном выдавливании/ТКузнечно-штамповочное производство. 1974. - №3. -С. 5 — 8.

22. Оленин Л.Д. К выбору оптимальной' заготовки под точную объемную штамповку // Повышение точности и качества при штамповке. -М.: МДНТП, 1975. С. 72-79:

23. Овчинников А-.Г., Кузнецов F.B'. Определение поля напряжений и удельных усилий при радиальном выдавливании // Известия вузов. Машиностроение. 1977. - №12. - С. 114-119.

24. Дрель О.Ф., Поляков И.С. Боковое выдавливание поковок звездочек с зубьями// Кузнечно-штамповочное производство. 1979.- №12. - С. 6-8.

25. Калпин Ю.Г., Филиппов Ю.К., Беззубов' H.H. Оценка деформационной способности металлов в процессах холодной объемной штамповки// Технология, оборудование; организация- и экономика машиностроительного производства. 1988. - Вып. 10: - С. 1-16.

26. Калпин Ю.Г., Филиппов. Ю.К., Беззубов H.H. Критерий1 пластичности при холодной деформации металлов. // Деп., М: Черметинформация,Л989, per. № 4498'. 20с.

27. Абдуллаев Ф.С. Разработка^ и исследование технологического процесса, 'штамповки осесимметричных поковок в закрытых штампах выдавливанием в кольцевую-полость: Автореферат дисс.канд. техн. наук. -М.:МВТУ им. Баумана, 1979. 16 с.

28. Колмогоров B.JI. Механика обработки металлов давлением. М:: Металлургия; 1986. - 688 с.

29. Исследование изменения механических свойств стали при холодной объемной штамповке./ Бовтало Я.Н., Игнатенко В.Н. и др.

30. Состояние, проблемы и перспективы создания корабельных информационно-управляющих комплексов. — сборник докладов научно-технической конференции. М.: ОАО «Концерн «Моринформсистема — Агат», 2008, С. 260 - 262.

31. Зыонг За Мань. Разработка технологических процессов радиального выдавливания с контурной осадкой для стержневых деталей с широким утолщением: Дисс.канд. техн. наук. -М.: МАМИ, 1993. 253 с.

32. Биба Н.В., Стебунов С.А. Применение программы QFORM 2D/3D для разработки малоотходной технологии штамповки // Пластическая деформация металлов. Днепропетровск. 16-19 сентября-2002. С. 221-226.

33. Оленин Л.Д. Исследование процесса холодного комбинированного выдавливания. Дисс.канд. техн. наук. -М.:МАМИ, 1967. 167с.

34. Оленин Л'.Д. Анализ комбинированного выдавливания через три канала в • режиме управления течением // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - №7. - С. 5-6.

35. Алиев- И.С. Исследование процесса холодного поперечного выдавливания: Автореферат дисс.канд. техн. наук. Л.: ЛПИ, 1977. - 22 с.

36. Рагулин A.B. Разработка технологии комбинированного процесса прямого и обратного выдавливания в коническом инструменте: дисс. канд. техн. наук. М.: МАМИ, 2006. - 20 с.

37. Джонсон В., Кудо X. Механика процессов выдавливания металла. -М.: Металлургия, 1966. 317 с.

38. Технологические процессы изготовления поковок с фланцами на прессах для штамповки в разъемных матрицах/В.Т. Кондратенко, М.В.

39. Блинов и др.//Кузнечно-штамповочное производство. — 1985. №4. - С. 1114.

40. Алиев И.С., Солодун Е.М., Крюгер К. Анализ деформированного состояния при комбинированном выдавливании деталей с фланцем // Металлургия и горнорудная промышленность. Днепропетровск. 2002. - №89. - С. 495-499:

41. Определение усилия прессования при истечении металла в поперечном направлении / Н.М. Золотухин, Г.Г. Ахадов, С.М. Годжаев, В.П. Святославский // Кузнечно-штамповочное производство. 1973. - №11. - С. 810.

42. Третьяков A.B., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением// 2-е изд. М., «Металлургия» 1973, - С. 202-206.

43. Применение холодной объемной штамповки в заготовительном производстве/ Игнатенко В. Н.// Обработка металлов давлением. сборник научных трудов. - Краматорск. ДГМА. 2008. — 376 с.

44. Соловцов С.С. Производство точных заготовок отрезкой и вырубкой // КШП ОМД. - 2005. - № 9. - С. 22-24.

45. Шибаков В;Г., Гончаров? С.Н., Шибаков Р.В. Интенсивное пластическое деформирование выдавливанием // КШП-ОМД. 2004. - №3. - С. 3133. . '

46. Анализ силового режима процессов осадки и поперечного выдавливания/ Трошин В; 1 Усманов Д. В;,. Даниленко С. В.// Обработка металлов давлением. сборник научных трудов. - Краматорск. ДГМА. 2008 С. 77.

47. АнурьевВ.И. Справочник конструктора-машиностроителя в 3-х т., Т.1 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. — 920 е.: ил.

48. Вербицкая А.Г., Кирносов В.И. Определение механических свойств материалов. Учебн. пос. 1984. 192 с.

49. Степанский Л.Г. Расчеты процессов* обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979. -216с.

50. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение. 1977. 423 с.

51. Гневашев Д.А. Совершенствование технологии холодного выдавливания при высоких значениях деформации: дисс. канд. техн. наук. -М.: МАМИ, 2005. 69 с.

52. Губкин С.И. Диаграмма схем механических состояний.// Известия АН СССР. Отделение технических наук. 1950, №8, с. 1165-1182.

53. Теоретический анализ процесса комбинированного радиально-обратного выдавливания/Алиев И. С., Грудкина Н. С.// Обработка металлов давлением. — сборник научных трудов. Краматорск. ДГМА. 2008 С. 55.

54. Теория ковки и штамповки / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров' и др. / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1999. - 598 с.

55. Теория обработки металлов давлением* / И.Я. Тарновский, A.A. Поздеев, O.A. Ганаго и др. М.: Металлургия, 1963. - 672 с.

56. Евстратов В.А. Теория обработки металлов давлением. Харьков: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1981. - 248 с.

57. Шофман Л.А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки. -М.: Машиностроение, 1964 .- 375 с.

58. Физический энциклопедический словарь/ Гл.ред. A.M. Прохоров. М.: Сов. энциклопедия. 1983. 928 с.

59. Формоизменение при радиально-прямом выдавливании на оправке/ Алиев И. С., Алиева Л. И., Жбанков Я. Г. // Обработка металлов давлением. -сборник научных трудов. Краматорск. ДГМА. 2008 С. 171.

60. Хван Д.В. Повышение эффективности в обработке металлов давлением. — Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1995. 224 с.

61. Холодная объемная штамповка. Справочник / Под ред. Г.А. Навроцкого. М.: Машиностроение. 1973. 496.

62. Чиченев Н.А., Кудрин А.Б., Полухин П.И., Методы исследования процессов обработки металлов давлением: учебн. пос. М.: «Металлургия», 1977. С. 273.

63. Дмитриев A.M., Воронцов А.Л. Технология ковки и объемной штамповки. Часть 1. Объемная штамповка выдавливанием: Учебник для вузов. М.: Машиностроение-1, 2005. 500 с.

64. Испытания металлов. Сборник статей под ред. К.Нитцше., Перевод с немецкого Е.В. Лайнер., М.: Металлургия, 1967. 450 с.

65. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости.- М.: Машиностроение, 1971.- 199 с.

66. Бриджмен П. Исследование больших пластических девормаций и разрыва. М., Изд. иностр. лит., 1955.

67. Савицкий Ф.С., Вандышев Б.А., Якутович М.В. Распределение наклёпа вокруг конического отпечатка. «Заводская лаборатория», 1948, №12.

68. Смирнов-Аляев Г.А., Розенберг В.М. Технологические задачитеории пластичности. Лениздат, 1951.

69. Kudo Н., Avitzur В., Yoshiki Т. Cold forging of hollow cylindrical components having an intermediate flange Ubet analysis and experiment // CIRP Annalen. - 1980. -№ 1. - P. 129-133.

70. Shall reduziert die Umformcrafte // Technica. 2000. - №18. - P. 20-25.

71. Vickers G.W., Plumtree A. Simulation of the Heading Process // Transactions of the ASME. 1975. - № 2. - P. 120-135.

72. Simulation, of the heading process/G.W. Vickers, A.Plumtree, R.Sowerby, T.L. Duncan//Trans. ASME/ 1975; -H. 97. - №2. - P. 126 - 135.

73. Büngardt K., Mielders O., Spyra W. Stahl und Eisen, 1957, Bd 77, № 26, S. 1878.

74. Schepers A., Licht F.R. Stahl und Eisen, 1958, Bd 78, № 4, S. 227.

75. Fast J. D. Phillips. Teclin. Rundsch., 1950, № 10, S.308.

76. Jontschew R. Mit einem Gegendruck-Werkzeug Kegelförmige B outeile formen // Maschinenmark. 2000. - №37. - P. 36-38.94: Weingraber. Technische Hurtemessung./ Carl Hanser Verlag; 1952.

77. Holm R. Soc. for metals, 1950, S. 309.

78. Buckléin R. VDI-Zeitschrift, 1960, Bd 102,№4, S. 128. ■

79. Kirsch A. VDI-Berichte, 1957, Bd 11, S. 59.

80. Hengemühle W. Im Handbuch der Werkstoffprüfung, Bd 11, 1955, S. 386-437. ,

81. Hanke E. Prufung metallischer Werkstoffe,. Berlin, VEB Verlag Technik, 1954, S. 174.

82. Balendra R., Qin Y. Research dedicated to the development of advanced metal-forming technologies//L Mater. Process. TechnoE 2004. - №2. -P. 144-152.

83. BergsmanE. B., Travail le J. VDI-Berichte, 1957, Bd 11, S. 51.

84. Rossow E. VDI-Berichte, 1957, Bd 11, S. 75.

85. Tschirf L. VDI-Berichte, 1957, Bd 11, S. 85.

86. Potyka K. VDI-Berichte, 1957, Bd 11, S. 140.105;, Bernhardt E.O: Die Mikroharteprufiing. Anwendungsbeispiele aus der: Technologie der Kraftverformung. Zeit, des VDL, Bd. 84, 1940, №39.

87. Martens A., ITeym E. Handbuch der Materialkunde fur den Maschinenbau, Bd I; Berlin, Springer-Verlag, 1912.

88. Hertz H. Gesammelte Werke, Bd 1, Leipzig, 1895.

89. Meyer E. VDI-Forschungsheft, Nr 65/66; 1909. .