автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Высокоскоростная полугорячая штамповка инструмента массового производства

Гул;.с:шй гсс'/д^гстп.^нп^й унпаерситет

£ «Л/

На правах рукописи

ЗАХлРЛЗ СЕРГЕЯ КОНСТАНТИНОВИЧ

ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ ПОЛУГСРЯЧАЯ ШТАМПОВКА ЭДСТРУЪЕНТА

МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Специальность 05.03.05 - Процессы н малины обр^отки давлением

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тул". 19С;7

Работа выполнена в Тульском государственном университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

ЛЯЛИН В.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Макаров Э.С.

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ГНПП "Сплав" Зимин В.®.

Ведущая организация - ОАО "Тульский патронный завод".

о

Зет.ита состоится 'О" Декабря ^дд? г_ в чао_ на доедании диссертационного совета К 063.47.03 Тульского государствен-кого университета ( 300500, г.Туха, ГСП, проспект из«.Ленина, 92, 9-101 ).

С диссертацией мо;шо ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

.Автореферат разослан 195

г г.

Ученый секретаре диссертазщоиного ,/, совота, к.ф-ы.н., доцент ^

Ф 1

В.31. Ездтко:;

ОЕЦДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Одной иэ основных тенденций развития современного машиностроения является разработка' и внедрение прогрессивных технологических процессов, 'обусловливающие повышение качества изделий и снчхение трудоемкости и материалоемкости их изготовления, а значит и:; себестоимости. Особенно это актуально для производств, занимиоцихся выпуском изделий, к качеству которьк предъявляются повкзеннке требования.

К тают.» произволе? прм относится выпуск инструмента мас-созого производства, отличительными особеностями которого являются :

- массовость;

- высокая трудоемкость, связанная как с изготовлением собственно инструмента, так и с подготовкой и настройкой необходимых длл ного технологической оснастки и оборудования; - '

- высокая металлоемкость и большое количество отходов Еисакокачествепных инструментальных сталей и сплавов;

- высокие требования к эксплуатационным характеристика}! производимого инструмента (точность размеров и формы рабочей чгсти , мехзническиз свойства, стойкость и'т.д.);

- использование дорогостоящего прецезионного оборудования .

Производственный опыт изготовления инструмента с использованием СЩ говорит о достаточно высокой рентабельности подобных технологических процессов по сравнении с процессами, полностью построенными на обработке резанием. Речь идет ч о получении с псмощья СУД полуфабрикатов, требующих как модно меньшей последующей механической обработки и наилучлнтм вариантом подобной технологии является такой, когда обработка резанием присутствует лиззь в виде доводочных операций.

Применяемыми при изготовлении полуфабрикатов инструмента массового производства являются операции объемной штамповки, в частности, прямое и обратное выдавливание в холод-пом,' горячен и неполном горячем (полугорячем) температурных ре.мг.;ах , осущестатяеике кзааистатичесюв/. деформированием.

В топе вррмя исшхаговазяо лксскоскороотясй позугсряч&А

ио'пемной кт£:.:пэЕ:ги iwcei сбои определенные достоинства по сравнении с швеопиоаяшми режимами в случае обработки ;шс-.трумэнталькых сталей, которые относятся к трудно деформированным материалам.

Цель работы.

Диссертационная работа посвящена исследования процессов высокоскоростной полугорячей объемной штамповки о учетом реальных свойств материалов и решению научно-технической проблемы - повышению эффективности изготовления инструмента массового производства путем создания научно-технических основ технологии изготовления их полуфабрикатов, требующк минимальной последующей механической обработки, на базе развития теории высокоскоростной полугорячей объемной штамповки.

Автор' защщзат :

1. Метод анализа проц-'-сов высокоскоростной полу горячей штамповки на основе теории осесимметричного вязкоплЕгтичес-кого течения с привлечен!??;,! метода локальных вариаций, учитывающий совокупность п,.г;оекых совровдздшцих эти процесса явлении и позволяющий прогнозировать кинематические, деформационные и силовые характеристики.

2. Методику экспериментального'исследования оптимальных режимов высокоскоростной полугорячей штамповки сталей У12А и Р6М5 и результаты, полученные на ее основе .

3. Теоретические исследования и разработанные на их основе алгоритмы и программы расчета на ЭВМ для описания новых технологических решений : высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки полуфабриката матрица с цилиндрически.« отверстием.

4. Результаты экспериментального определения удельных и -технологических усилий деформирования при высокоскоростной полугорячей закрытой прошивке .

5. Методику расчета технологии изготовления инструмента массового производства высокоскоростной полугорячей объемной штамповкой и реализованные на базе данной методики и экспериментальных исследований процессы изготовления полуфабрикатов стерлневого и кольцевого инструмента массового производства.

Научная новинка.

- £ -

1. На основе механики деформируемого твердого телз разработан метод анализа процессов высокоскоростной полугорячей объемной штамповки, учитывающий совокупность основных сопро-еолдещих их явлений и позволяющий прогнозировать кинематические, деформационные и силовые характеристики.

2. Получены криьые упрочнения сталей.Р6М5 п У12Л и зависимости основных пзрнкетров (предела текучести сдвига и коэффициента вягкести) от температуры для релима высокоскоростного полугорячего деформирования.

3. Получены алгоритм и программа для списания нового технологического процесса : высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки заготовок из специальных стазей, псгволяю-г.не оптимизировать технологические режимы данного процесса.

4. Осуществлено прямоэ тенвеютрироваязе процесса висо-коскоростной полугорячей закрытой прошивки заготовок из специальных сталей для определенна удельного и технологического усилия при различных геометрических размерах и профилях рабочей части деформирующего инструмента.

5. Предложена методика расчета технологий изготовления инструмента массового производства высокоскоростной полуго-рлчей объемной штамповкой, и на ее базе реализованы теноло-г.пп изготовления 'полуфабрикатов стерлневсто и кольцевого ;гастру!!ента массового производства, требужцях минимальной последующей механической обработки.

Методы ' исследований.

Теоретические исследования клнематпчеекпх, деформацион-»ьзе и силовых характеристик процессов пластического формолз-мекс-шш базируются на использовании законов осесимметричного течения гестко-внзкоплаотической и гостко-пластической сред механики деформируемого тверд- *о тела и элементов теории теплопроводности. Полученные ;.еиешга реалигованн о помощью численных методов' .математики.

'-;,<сперпментмькцй коследонавпл провсд'иись с использованием тэиземетрирования.

Практичесгад тленность и раптазпшп '

результатов работы.

Рзэр?Сотана методика расчета технологии и&готозления полуфабрикатов инструмента массового нрсигвостеа.

Получены -количественные характеристики предела текучести, коэффициента вязкости для сталей У12А и Р6М5 и определены бзлисимости истинных сопротивлений от степени деформации для данных сталей в редкие высокоскоростного полугорячего• нагруйбния.

Произведена количественная оценка технологических и удельных усилий для процесса высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки и исследовано влияние на них геометрически.{ размеров и профиля деформирующего инструмента.

Результаты проведенных исследований использованы при разработке и реализации технологии изготовления полуфабрикатов для следующего инструмента : вкладыша матрицы калибровки, матрицы запрессовки, рабочей части пуансона запрессовки.

Результаты исследований могут быть использованы в производстве при разработке прогрессивных технологических процессов изготовления инструмент?.

Дпробчция работы.

Основные положения работы докладывались на научло-практической конференции " Использование разработок ученых Тулы п области в развитии города и про;гьЬлеькиго производства области ", г.Тула, 1995 г; на семинарах кафедры ППЭ факультета СГМ (1995 - 1997 гг).

Публикации.

Основные осшаяениа работы отражены в четырех работах.

Структура н сОсип работ;:;. . t

Д.тссзр'хаць'сннг.ч райота состоит из сведения, пяти рагде-zzi, заключения , списка лспольауемш источников , приложения и включает 115 страниц машинописного основного текста, ,53 ркзувков, поыгцйнкых на 64 страница;-:, описок используе-

ксз-очнккоа ш> 10S'каздэковэдяЁ на Yd страница::, С/бщчй сЗ-ьем райоты Е£0 страниц.

' tin еде нив рассмотрены основные особенности созреыэн-:юго ннструмеитсльи:>го производства. Выделены 'прзюуцпе е::у проблекы. Определена роль ОМД в их решении и кратко проанализировали ее основные достоинства в плане снижения стоимости иоготовлеяня инструмента и улучшения его зксплуатацкеивы:-: характеристик.

Б первом пуделе г.рс-зедон обгср зкоперкыунталгньл ттг.с-

ледований и опыта производства в области высокоскоростной полугсрячей объемной итамповки, рассмотрены преимущества, которые обусловлены температурным и скоростным факторами в данном ренте.

Высокоскоростная полугорячая объемная штамповка является комплексным процессом , сочетаем в себе достоинства, котсрнэ обусловлены факторами скорости и температуры деформирования . ,

Полугсрячий р";".пм в отличие от горячего обеспечивает минимальное скллкнообрлс ование. При нем выдерживаются более яесткие допугаси и лучшая чистота поверхности. Следует отметить, что в данном' релине инструмент подвергается тепловому воздействию в меньшей степени, чем в температурном интервале, соответствующем горячей обработке.

По сравнения с холодным формоизменением при полугорячем режиме обеспечивается лучяал зэлолняемость полостей штампов, , значительно уменьшается вероятность образования трещин в обрабатываемой заготовке. Кроме того, повышенная температура нагрева металла способствует увеличению стойкости рабочего инструмента вследствие снижения временного сопротивления металла деформирования и удельной нагрузки на инструмент.

Полугорячий режим деформирования повышает ударную вязкость материала имеет применение при изготовлении инструмента массового производства.

Говоря о гасоростной фактор позволяет сократить длительность процесса итамповки и выполнить его почти без теплообмена, что создает оптимальные условия для изготовления сложных и точных поковок о тонкими элементами (ребрами, лопатками,- стенками и т.д.), которые трудно получить на низкосга-ростном оборудовании.

Следует отметить, что высокоскоростная полугорячая штамповка специальных сталей относится к малоизученным процессам. Кмевтсп результаты исследования поведения специальных сталей 18ЮА, 11ЮА, У12А, 65Г, ЗОХНЗА и 50 в полугорячем рэ^нмэ при квзвистатическлх скоростях иэгру:хения, а такяе >плоуглерод!гсткк сталей ьрп скоростях деформации перядкз 10"® - 1СГ1 с"1 . Но дгя вагруг.енкя икструмек?ап>кых сталей, 3 честности, У1.?л и РБ?.'Г>, в" "5.*.н5*~ шсокрсксрсотгсго полуго-

рячего деформирования данные по их механическим свойствам отсутствуют.

Для эффективного использования дачного режима в производстве при реализации конкретных операций объемной штамповки необходимо изучить особенности их проведения в этих специфических условиях, поскольку производственный опыт реализации подобных режимов для инструментальных сталей отсутствует.

"Вместе с тем для создания технологий, построенных не использовании данного режима деформирования, требуется разработка вопросов, связанных с достоверным теоретическим определением силовых и деформационных параметров конкретных операций деформирования класса инструментальных материалов.

Второй раздел посвящен теоретическому ксследовашас пластического течения-в осесимметричных процессах высокоскоростной полугорячей сЕъемной штамповки.

Постановка задачи осуществляется-на основе первого экстремального принципа, который гласит, что действительному полю скоростей деформации соответствует абсолютный• минимум полной мощности процесса формоизменения - по сравнению с ее значением, определенным черев произвольное ■ кинзмаииескг возмолное поле сгаростей деформаций .

Для анализа состояния деформированной среды записывается функционал, представляющий собой разность мощностей внутренних и внешних сил системы:

Мощность внутренних сил представляет собой для случая высокоскоростного полугорячего деформирования следующее выражение :

• Ивщ-тр. = МПл. + ^еяэ. + (1)

где: \1Пл. " пластическая компонента мощности; -

вязкая компонента мощности; Ь'1гар. .- инерционная компоненте мощности.

Под мощностью внесших сил понимается мощность, получаемая от воздействия осевой деформирующей нагрузки.

Пластическая и вязкая составллкгдлз функционала записываются в оолее удобной ферм; черев соотношения теории пластичности Сен-Веиаиг - Мизесз, свя?-ывы>-г;;с ¡.¡'¿жду собой компоненты вапрялеййго'! к скорсстэй '¡.. в результате чегс

функционал имэет вид .

| Т3-Н-с1У + | + | а-с!У - | X • У-ЙЗ* - О . (2)

V V V 5"

где: % , - соответственно предел текучести сдвига и.

коэффициент вязкости деформируемого материала; Н - интенсивность скоростей деформаций сдвига;_ V - объем деформируемой среды; а - скоростная функция ; X , V - соответственно векторы поверхностных сил и скорости движения инструмента (старости деформирования); З" - пло-дэдь торца рабочего инструмента (пуансона) ;

Скоростная функция имеет вид :

¿V

а = --; (3)

йЬ

где: .

р, У;з - соответственно плотность деформируемого металла и скорость деформирования "; Ь - время.

.Для ресешга задач на базе вышеописанной постановки применяется метод локальных вариаций , суть которого в дачном случае заключается а варьировании с достаточно малым шагом заданного произвольного, но кинематически возможного для рассматриваемых процессов формоизменения поля скоростей да-¡формирования, нахождения соответствует?« каждому Берьируемо->;у значение поля , скоростей вначешга функционала и выборе среди ни/. мии.чмапьного. При атом составлявшая, сязаннвл с внешними силами, в варьировании ко участвует. Подобное поэтапное решение приводит в итоге к получению действительного поля скоростей деформирования, члзнам которого соответствуют .чшнмальные значения мощностей, т.е. к реализации .первого экстремального принципа.

Для иллюстрации преддолеытого решения использован чно-£вю1ый. пршер, связанный с процессом высокоскоростной полугорячей закрытой празтжи |щзпяц;рич<чзкйх отверстий в цилинд-рдозекзх полуфзбржзггх .

Рассматривается в цилиндрической системе координат г, О, . 2 процесс) вдавливания абсолютно жесткого цилиндра (пупн-

■îo -

сонз) радиуса гП) тлеющего плоское идеально гладкое оскова-аие, в жестка-вявкопластическуо несжимземую среду (заготовку) , веющую температуру полугорячэго формоизменения и заполняю^» объем , ограниченный жесткой идеально гладкой поверхностью (матрицей) радиуса гм . Вдавливание идет параллельно оси z. Задача при этом является осесиыметричной со следующими отличными от куля компонентами вектора скорости перемещения и тензоров деформации и напряжения : и, ы, Сг> со, Trz> Sri ÖQj 62, trz На основе конечно-элементной дискретизации сплошной среды представши рассматриваемую среду в виде системы дискретных 'элементов, а состояние п-ro элемента опишем с поыошью обобщенных клеточных переменных с использованием вариационных принципов механики . Разобьем область пластической деформации деформируемой среды на п четырехугольных элементов проведя в плоскости, проходящей через оси zur, два семейства прямых (4) и доопределяя среду до расширенной на шаг

ячейки области (5) с учетом расчета по (рис.!) :

крайним точкам

,(4)

D" =

О - ûr гы + ûr 0; z = Н„л.

(Б);

а и Ь - произвольна ; Лг > О , ùz > 0 .

С учетом принципов конечно - разностной" дискретизации для лгбсй точка Pj, хамаи выражение мощности внутренних cils, ирэдстззлякцей ссйэл сумпу соозавяя&щда но чэтьргм дискретны;.; блока« (рис.£) ;

I = LIid ;

где : I ; j - интегралы os 4'унга?п по &цеЛ»£ Г, T04IÎU Pj3.

Oî'opooïHaa фушар:;: е лрадстагх'яет собой cyi гей с учпас вырасти для определение: сиорозге!' е * + Р'«2 ;

Si) • chi • • ' Sa DL?

iß)

: с рершной

т/ дгух Ч£о-де$ормац:1Й :

Ci с

ri

•Г-

Л 1С'

Vi.}

™ С J * О )

«Î1, С 1 . !.1 Ï

" i,j-x

Ui,

4!' з , .i -

i д ,

J _IJ!*"1-J-A

i - 3. , »j

'S-Л, j-a-i

■ -i J V

P:".- О . - . . : ' "г ~ ' v. t С ,

* ä л ;í i p ; ? ¡ sr а ;ч г» ?î с s? г. гтк

rs -í - > з .

» ( i . (i)

- г?

где : ш, и - соответственно, скорости перемещения по осям 2 и г.

При этом аа предполагает дискретизацию по времени, а а-2 - только по кординэтным осям г и 2.

В связи с затруднительностью определения дискретизации по времени для каждой точки среды, предлагается расчитывать составляющую по выражению, означающему накопленную к рассматриваемому моменту времени.инерционность :

Ммакс " %:ин Чмакс ~ иМцн

01 = - • (¿мин +--- "мин ; (8)

• . Ь

где :

ь>ыакс; имакс ~ начальные (максимальные ) значения скоростей перемещения, соответственно, вдоль осей г и г;

Цлин ! ишш - конечные (или текущие) значения скоростей перемещений, соответственно, вдоль осей г и г;

I - промедуток времени, ва который.произошло изменение скоростей и и ц от максимума до минимума;

Составляющая а1 не варьируется , а-расчитывается оде;: рав'после завершения расчета и суммируется с полной действительней мощностью.

Составляющая аа варьируется, такке как и остальные члены функционала для кзкдой точки поля.

Таким образом, с учетом значений'серостей деформаций, условия несжимаемости и вышеописанного решения для инерционной составляющей, функционал для блока Ьз клеет'обцнй вид :

1 г с Эи и \2 ( и Эй \2 г и Эи \2

—Ь---1 + 2--+ — +Г--2~) +

0 ^ Зг г / . г ог / ^ г аг ' .

з / Зи 5« \ 2-1 { 2 5 г! Ч >2

~ Ьг+ 1г) ]•+ Ы • 1Ьг ■ т)+

Эг / 1 ' V ^ / 1.Л бг г

ои и / и Эи \2 / и Зи \2 з / Зи

и / и аи / и ои з /Ш

— + 2—+ - + - "---Я--+ -р- '-,

г ' * г ог ' ^ г ог ' ^ 9:г

8г г ' г Зг ' г ог / Е ^ дг

5а 6 г „ Ва „ Эи т

-1 -Г1-с1г'с12 + р- и"——+ 1Г---г^г-ск; (9)'

дг > * I Эг Зг

где : г4 = с!г • (1-1) -

Процесс варьирования осуществляется сздюдущян образом.

Значения заданного кинематически возможного поля скоростей перемещения попеременно принимают следующие значения : Uij = Uij ; "id - Uij + h 5 Uij = Uij - h (10)

где : h - шаг варьирования.

В соответствии с этим изменением имеют место три уровня, на калдом из которых расчитываются значения Ijj для четырех окруле^сщя точку Pjj блоков. -При этом определяется минимальное среди этих уровней значение I = ив соответствии с выбранным значением изменяется величина скорости в заданном поле. Прогеос перебора заканчивается , когда разница в значениях функционала для всего поля на n-й и n-1-й итерациях становится не более априорно заданного малого числа, т.е. функционал фактически перестает убывать.

В результате проведенных вычислений определяется действительное поле скоростей перемещений и вдоль оси г, а такте суй,¡арная мощность формоизменения для всех точек этого ноля. При этом мощность поверхностных сил трения на инструменте не учитывается.

Помимо этого, для каждой точки полученного поля, скоростей определяются интенсивности деформаций и скоростей деформаций, деформации по осям г и г, а также приращение температуры в процессе деформации (тепловой эффект).

Третий раздел посвящен определению мехашгсеских свойств сталей Р6М5 и У12А в редиме высокоскоростного полугорячего нагружения. Для решения поставленной задачи были выполнены испытания на сжатие цилиндрических образцов со шлифованными торцами. Образцы нагревались до температур 600, 700 и 800 °С с запасом в БО °С, учитывал возможные теплопотери при переносе образца из печи' в рабочую зону. Ранее оцененные для помещения, в котором проводились опыты, теплопотери составили 15...20 °С в секунду, а время перемещения нагретого образца в рабочую зону составляло 3...4 секунды. Испытания проводились при скоростях подлета инструмента к оснастке, составлявших 2,5 , Б,О и 6,7 м/с, и соответствующих им скоростях деформзши 68,5 , 1£8,1 и 171,9 о-1 с учетом того, что скорость, соотгетстауюгузя возникновения пикового значения усилил "оставляла примерно 2/2 от скорости подлета.

Е ходе* SKcacpKMonTcn преизводикась запись зависимостей

- u -

"усилие - время" и определялись пиковые значения усилив деформирования и соответствующие им высоты образцов' после осадки.

Полученные зависимости являются строго возрастающими без перегибов для обет сталей, что говорит о преобладании процесса упрочнения над процессом разупрочнения в данном режиме деформирования.

Были построены зависимости условного предела текучести бр, 2 от температуры Т. Выяснено", что их характер является убывающим о увеличением температуры, а с ростом скорости деформации наблюдается незначительное увеличение значений бо,2> что соответствует известному скоростному соотношения С.И.Губкина.

На основании полдученных кривых были построена зависимости коэффициента вязкости ji от температуры и скорости деформации е с использованием модели :

6j - бо, 2 , „ И - - . СИ)

• Hi .

где : Hi - интенсивность скоростей деформации сдвига ;

Полученные зависимости имеют ярко выраженный убывающий характер о увеличением температуры и скорости деформации для обеих сталей.

Четвертый раздел посвящен теоретическим и экспериментальным исследованиям процесса высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки глухих отверстий.

'Анализировалась закрытая прошивка цилиндрического глухого отверстия диаметром 7,5 мм с оотвествующек степенью деформации У = 1D X в цилиндрической заготовке из стали Р6М5 с диаметром 24,5 мм и высотой 30 мм. Рассматривался процесс деформирования при теыперзтуре нагрева 850 °С и скорости деформации 171,9 с-1, соответствующей Б данном случае фазе установившегося процесса. Деформируемая среда была разбита в плоскости осей гиг па блоки со сторонами Дг = 1,25 ш и йг = 1,0 мм.

Расчет осуществлялся с применением специально разработанной для этой цели компьютерной программы.

При расчете бааг. г.олуч-'.и: де^этгжеацсз поло сксрсхгокй

перемещений точек среди вдоль оси г и значение полной мощности деформации 290 кВт.

Помимо этого были получены поля перемещений, деформация , интенсивности с!ссростей деформаций и деформаций, а таю*.е приращения температур в точках поля.

Экспериментальное' исследование проводилось для проверки гк.-1эописанного теоретического результата по определению мощности деформации и для исследования влияния геометрических размеров и профиля рабочей части деформирующего инструмента (луянсоиа) на величину технологического усилия.•

Осуществлялась яронийкз цилиндрических отгсрстий в цилиндрических образцах из сталей РС\М5 п У12А. ДеформЛровалие проводилось при температуре нагрева 850 °С с учетом возможных теплопотерь и скорости деформации 171,9 с"-. Прошивка осуществлялась пуансонами с диаметром рабочей части 7,5 и 10',0 мм, которым соответствуют степени деформации 1*1 = 10' % л 7а = 13 X. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты определения удельного усилия высокоскоростной полугорячей преливки цилиндрических отверстий.

Катерная Степень деформации, X Глубина пробитой полости, мм Пиковое значение 'усилия, Н Удельное усилие, Ша,

сталь У1,?А 13 11,5 769,-20 380

10 15,5 5В300 1041

стань г'ЫЙ 10 8,5 ■ 35150 1058

10 14,0 53460 11Б4

Наиболее пластичной я процесс? йксперш.<ента показала себя стзта» У12А. С ууеньаенаеч ? глубина пбопто.з-П'ЫХ отверстий для образцов из сталей У12А и РГА5 йыррдниаалзсь,

В ходе 31ягпер5шента была определена сходимость по технологическому усилию при теоретически янаяизе и рракгичео-ксл реализаций проккжи цилиндрических от^ерст-тй. Оцч состарила 10,7 у..

С п?лью пселедовз"!«! влияния профиля г^хштее^го о™-

верстпя на величину технологического усилия была выполнена прошивка фасонных полостей в цилиндрических образцах ив сталей У12А и Р6М5 со степенью деформации у верхнего торца 18 %. Деформирование осуществлялось в аналогичных вышеизложенны.,! условиях, В результате были подучены значения технологических усилий :

а) для стали У32А : 84620 Н; б) для стали Р6М5 : 89130 Н ;

Был проанализирован характер полученных зависимостей "усилие-время" для прошивки цилиндрически;', и фасонных отверстий . Выяснено, что более интенсивной является фаза нарастания усилия. При зтом кривая, соответствующая прошивке цилиндрических отверстий, имеет более выраженную фазу уста-иовиешегсся процесса и менее пологая, чем при прошивке фасонного отверстия, что говорит о большей стационарности данного процесса. Б целом технологическое усилие нызс при прошивке- фасонных отверстий, нежели цилиндрических, при одинаковых степени деформации и материале образцов.

Б пятом разделе приведена предлагаемая мгтодикз расчета технологий изготовления .инструмента массового ириааыэдетвз с применением в качестве ключевЬи профилеобразующей • операции высаюснороояной полугорячей обхемной штамповки.

Она включает а себя следующие оновкые Мероприятия :

1) анализ технологичности конструкции изделия и осбеп-ностен реализации операций' по ее получешзо; .

£) выбор необходимых операций и составление технологически,'о процесса изготовления изделий;

3) составление черте.-ла полуфабриката и определение формы и размеров заготовки;

4) составление черте;;:а рабочих частей инструмента;

Б) определение потребного технологического усилия деформирования ;

. Данная методика иллюстрируется на типовых примерах, со-отвествувцих сдедуодкм изделия«. : Екладыа к матрице калп5-ровкм, матрица запрессовки, рабочая часть пуансона запрессовки.

■ Для первых двух изделий профилеобразуюдп.ли операциями является, соответственно, прегшжи цилиндрического и фасонного отверстий. Рабочая часть третьеого изделия'иэгетавлива-

ется с помехи операции Еисадки с облоеы.

' На основании вчзтеизледэнноге полно сделать вывод о том, что внедрение подобных технологий в производство способно дать существенный экономический гффёгст.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ЕЬЭОДЫ

В диссертационной работе решалась актуальная научно -ТЕХНИчеокал задача по изучения прогрессивного технологического реякма, кгговод является высокоскоростная полугерячла атаипоЕка, и созданию осноз для разработки на базе данного роаша аффективных токологических процессов изготовления инструмента массового производства, отличающихся зжпемпч-костью , а такдаэ эксплуатационными характеристика!'.:! получае-гах изделий.

• Для решения данной проблемы в соответствии с поставленными в парной глазе задачами был проведен ряд теоретически и экспериментальных яоеледевзяий, позволивших выявить особенности данного режима и сформулировать рекомендации по его эффективному использованию.

Результатом проведенной работы является следующее.

1. Получен па основе баланса мощностей деформирующих сил и внутренних сил в деформируемой среде вид функционала, позволяющий с привлечением метода локальных вариаций и экстремального принципа теории пластичности, определяющего минимум мощности пластической деформации для действительного поля скоростей, определить кинематику, деформационные'характеристики, мощность пластической деформаций в процессах высокоскоростной полугерячей объемной птамповки.

2. Из испытаний на с.т.атие определены механические характеристики специальных сталей У12А и Р6М5 в условиях высо-коскоротного полугорячего нагружения. Изучен характер зависимостей истинных напряжений от степени деформации и выяснено, что в данном режиме деформирования процесс упрочнения преобладает над процессом разупрочнения сталей У12А и Рб>.Э. Изменение значений з полученных зависимостях условного предела текучести от температура отвечает известней скоростной павгскмости С.И. 'Губкина. Гаяскеко, что кагСолее блягоприят-

ш -

ним для деформирования рекимом полугорячен Етамповкл с точки ерения получения максимальной степени деформации является режим с температурой 800 °С и скоростью деформации 171,9 с-1. Значения из полученных при испытаниях зависимостей использовались при теоретическом анализе высокоскоростной полугорячей прошивки -цилиндрического отверстия.

. 3. Выполнен теоретический комплексный анализ процесса высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки глухи;', отверстий с определением ее кинематических параметров, тепловыделения и деформационных характеристик и мощности пластической деформации с последующим расчетомн технологического усилия. Выявлены зоны деформируемого металла с наиболее интенсивными деформациями и тепловыделением. Разработана программа, позволяющая проводить анализ процессов высокоскоростного полугорячего деформирования с определением кинематических, деформационных характеристик и мощности пластической деформации. Результаты ;г .то раздела использовались в данной работе при разработке технологий изготовления инструмента массового производства.

4. Получены значения технологического и удельного усилия в процессах высокоскоростной полугорячей прошивки цилиндрических отверстий яри разных размерах инструмента. Те ке величины определены для прошивки фасонных отверстий сходного профиля. Описанные результаты получены для статей У12А и Р6М5. Выявлена тенденция роста усилия деформирования при усложнении штампуемого проф1!ля. На основе полученных полнопрофильных осциллограмм была проанализирована интенсивность изменения нагружения при прошивке цилиндрических и фасонных отверстий. Также определено, что при фасонном деформировании стационарная стация невелика по сравнению с деформированием простых профилей. В целом сделзн вывод о значительности влияния профиля получаемого изделия на технологическое усилие.

Выявлена удовлетворительная сходимость зкзчэкпй технологического усилия, полученных из результатов теоретического анализа и лабораторных исследований высокоскоростной полугорячей закрытой прошивки глухих отверстий.

Б. Предлсж&иь. методика расчета технологи! изготовления еагоговок инструмента массового производства с использовали-

ем высокоскоростной полугорячей обгемиой шт-змшэвки.

Ее отличительны»«! особенностями явлгатсл экономичность, прогрессивность используемой в ней методики определения технологического усилия, а такие вормоздость получения в соответствии с ней инструмента массового производства с улучшенной эксплуатационными характеристиками.

6. На базе проведенных исследований и вышеозначенной методики разработаны технолога«! получения инструмента массового производства с использованием в качестве главной про-С:шфЪ'Щ5б операции вкзоксскоростиой полугсрячей зтампонкя, я соуг-эствлено изготовление пглуфрбрикатов с минимальными припусками на механическую обработку.

Внедрение раэработелпых на основе данной методики расчета технологий изготовления инструмента массового производства з промышленность позволит сократить расход рабочего времени и материала на единицу продукции, снизить трудоемкость, а такие получать инструмент с лучзями зксплуатацион-нк.я! характеристиками.

ОСНОЕНСЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАДНО В ГО"ЕЛЖА1ШЯ:<

.1. Захаров С.К., .'Куравлев Г.М. Установка для исследования процессов высокоскоростной полугорячей гтамповкл / ТулГУ. - Тула. - 1955. - Исследования в области теории, технологии и оборудования птаг,¡побочного производства. - с. 25 -ЕЭ.

2. Захаров С. К., Журавлев Г.М., - Грудзин Е. А. Прибор для измерения временных интервалов при исследовании динамических процессов СЭД / ТулГУ. - Тула. - 1996. - Прикладные задач;! газодинамики и »¿ехалики деформируемых и недеформируе-мых твердых тел. - с.90 - 95.

3. Лялин В.М., Гольфонд В.Л., Котляроз S.С., Куравлев P.M., Павлов А.Ю., Згжарса П.К. Отр^отка технологии изготовления стальных стержне тх деталей методом ротационной ковки / Вопроси сбороинсй техники. - 199". - ?кп. 3, 4.

4. Лялин В.Й,, Жура^лез ГЛ.!., З^.'згсв С. К. Цусскке технологии в мзосоеом производстве д9тэл<?п точного машиностроения. / Сборник тезисов дсклзлоз I! м^чвузовской нау-шо-технической конференции.- - ТВАИУ. - Тул*. - 1SS7.