Повышение стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки на основе математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Идармачев, Идармач Магомедович

• Идармачев, Идармач Магомедович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Идармачев, Идармач Магомедович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1.

Методы повышения стойкости штампового инструмента

1.1 Виды предельных состояний разделительного инструмента

1.2 Методы повышения стойкости штампов для холодной листовой штамповки путём изменения конструкции инструмента

1.3 Методы повышения стойкости инструмента для холодной листовой штамповки путем изменения свойств поверхностного

слоя его рабочих деталей

1.4 Изменение конструкций оборудования с целью уменьшения перекоса ползуна относительно стола пресса

1.5 Рациональное позиционирование инструмента в штамповой зоне

1.6 Методы прогнозирования стойкости разделительного инструмента. 36 Выводы по главе 1

Глава 2.

Применение магнитных методов неразрушающего контроля для

диагностики штамповой оснастки

2.1 Определение коэрцитивной силы в инструменте для холодной штамповки

2.2 Контроль штампов для холодной листовой штамповки

2.3 Методика определения стойкости рабочих деталей разделительного инструмента по уровню коэрцитивной силы

2.4 Зависимость коэрцитивной силы от напряжений в штамповой

оснастке для холодной листовой штамповки

Выводы по главе 2

Глава 3.

Экспериментальное исследование коэрцитивной силы в образцах из сталей, применяемых для изготовления штамповой оснастки для холодной листовой штамповки и оборудования

3.1 Экспериментальное исследование коэрцитивной силы в образцах

из стали Х12МФ (ГОСТ 5950-2000)

3.2 Экспериментальное исследование коэрцитивной силы в цилиндрических образцах из стали 25 и в образцах с прямоугольным сечением из стали 35Л

3.3 Определение корреляционных связей при проведении исследования магнитным и рентгенографическим видами

неразрушающего контроля и диагностики

Выводы по главе 3

Глава 4.

Повышение стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки путем совершенствования конструкции открытого кривошипного пресса

4.1 Исследование коэрцитивной силы в столе и подштамповой плите кривошипного листоштамповочного пресса

4.2 Разработка новой конструкции кривошипного пресса, позволяющей обеспечить повышенную стойкость штамповой

оснастки для холодной листовой штамповки

Выводы по главе 4

Заключение

Список литературы

Приложение А. Реализация алгоритма построения статистической

модели методом Брандона

Приложение Б. Результаты замеров коэрцитивной силы в образцах из исследованных сталей

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки на основе математического моделирования»

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность темы диссертации. В настоящее время в нашей стране развитие промышленности является приоритетной задачей. Для того, чтобы Россия заняла прочное место среди ведущих мировых держав, в ней должна существовать развитая сфера промышленного производства, которую будут составлять современно оборудованные предприятия. Для достижения мирового уровня промышленности необходимо добиться снижения материальных и энергетических затрат, что (в том числе) позволяет сделать и широкое применение листовой штамповки. Лазерные комплексы, предлагаемые как альтернатива листовой штамповки, из-за того, что применимы не для всех сочетаний толщина-марка материала и высокой стоимости этого вида оборудования, не могут являться однозначной заменой в кузнечно - прессовом производстве. Возможно, когда-нибудь технологии лазерной обработки станут более доступными и универсальными, и смогут конкурировать с универсальным прессовым оборудованием, однако, в настоящее время предприятиям более выгодно использовать уже имеющиеся на предприятии парк оборудования при выполнении заказов.

Холодная листовая штамповка (ХЛШ) -один из наиболее распространенных способов получения деталей. Она широко применяется в машиностроительной и приборостроительной, электронной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности. Особенно большой удельный вес ХЛШ составляет в производстве автомобильной и авиационной техники (65-75% автомобильных и авиационных деталей самых разнообразных форм и размеров из листового материала).

Экономическая эффективность использования ХЛШ в значительной мере определяется стойкостью штампов. Основной проблемой применения этого вида

технологии является часто низкая, практически всегда нестабильная, плохо прогнозируемая стойкость рабочих деталей инструмента. Расходы на разработку и изготовление штамповочного инструмента могут составлять порядка 15%-25%, от общей себестоимости продукции, изготовливаемой на данном инструменте. Учитывая расходы на восстановление рабочих частей штамповочного инструмента, эксплуатации и изготовление новых элементов штампового блока, при необходимости, то это процентное соотношение возрастет ещё больше. Пониженная стойкость штампов вызывает значительные потери в производстве, связанные с простоем оборудования из-за частой смены штампов, нарушением ритма работы прессов вследствие частых перерывов, а также с увеличением расходов на переналадку оборудования. Отказ инструмента часто приводит к аварийным ситуациям на производстве и травмам обслуживающего персонала, его изготовление весьма энергозатратно, а ремонт наносит вред экологии.

Первым шагом к созданию ресурсосберегающих, экологичных методов обеспечения стойкости инструмента для листовой штамповки должна быть разработка методики прогнозирования стойкости инструмента для ХЛШ.

По свидетельству А.В. Корниловой, «сложность прогнозирования стойкости штамповой оснастки для ХЛШ состоит в том, что эксплуатация разделительного инструмента практически всегда сопровождается совместным действием двух разрушающих процессов - износа и усталости. Эти процессы взаимодействуют, и на различных этапах эксплуатации штампа (от первой отштампованной детали до его выхода из строя) могут, как ускорять, так и существенно замедлять действие друг друга. Часто применяя меры, призванные устранить (уменьшить) влияние одного процесса, ускоряют сопутствующий ему» [1]. В настоящее время бурно развиваются неразрушающие методы контроля повреждаемости, возникла и успешно развивается наука о взаимном влиянии процессов трения и износа материалов и силовых систем машин и оборудования (трибофатика). Однако, новые перспективные подходы не находят широкого заслуженного практического применения при определении стойкости рабочих деталей инструмента для ХЛШ.

Степень разработанности. Большой вклад в решение технологических проблем штамповки внесли Непершин Р.И., Артес А.Э., Сосенушкин E.H. Экспериментальными исследованиями износа штамповой оснастки для холодной листовой штамповки и созданием приближенных (статистических) зависимостей стойкости штампов от конструктивных особенностей инструмента занимались -Михаленко Ф.М., Романовский В.П., Benvi S.A. Вопросам влияния жесткости оборудования на условия работы и стойкость инструмента посвятили свои работы такие исследователи как Ланской E.H., Банкетов А.Н., ^рнилова А.В., Kасымкулов C.K., ^чанов А.П., Титаренко КИ., ^коулин В.П., Olivo G. Развитием теории накопления повреждаемости при циклическом нагружении (характерном для штампов) занимались такие специалисты по прочности как Palmgren A., Miner M.A., Grover H.J., Прошковец Й., Войтишек Я., Manson S.S., Henry D.L., Gatts R.R., Brown G.W., Work C.E., Corten H.T., Dolan T.J., Richart F.E., Newmark N. M., Marin J., Cеренсен СВ, ^гаев В.П., Махутов H.A., Москвичев В.В. и др.

В настоящее время создание единой методики определения стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки с учетом всех разрушающих процессов, проходящих в металле рабочих деталей инструмента при его эксплуатации, является востребованной. До сих пор не выявлен единый параметр, позволяющий контролировать уровень повреждаемости его рабочих деталей.

Целью работы является повышение стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки на основе математического моделирования с помощью разработанного метода, базирующегося на различных способах определения напряжений и деформаций в инструменте и оборудовании.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие научные задачи:

- провести анализ и систематизацию существующих способов повышения стойкости штамповой оснастки для холодной листовой штамповки;

- выявить контролепригодный параметр, однозначно коррелирующийся с повреждаемостью штамповой оснастки и исследовать зависимость этого параметра от различных влияющих на него факторов, провести корреляцию предлагаемого параметра с результатами существующих методов неразрушающего контроля;

- использовать предлагаемый параметр для оценки повреждаемости инструментальной стали Х12МФ (ГОСТ 5950-2000) и сталей, применяемых для изготовления деталей блока штампового инструмента - плит и втулок: стали 25 (ГОСТ 1050-88) и стали 35Л (ГОСТ 977-88);

- по результатам многофакторных экспериментов, проводимых в заводских и лабораторных условиях, разработать математические модели, позволяющие прогнозировать момент выхода штампа из строя, оценить адекватность предлагаемых моделей;

- разработать конструкцию кривошипного пресса, позволяющую повысить стойкость инструмента не менее чем в 2-2,5 раза (в зависимости от конструкции штамповой оснастки).

Объектом исследования является процесс накопления повреждаемости (приращения коэрцитивной силы) в системе «пресс-штамп-заготовка».

Предметом исследования являются закономерности изменения предлагаемого параметра для диагностики накопления повреждаемости в деталях оборудования и штамповой оснастки для холодной листовой штамповки, от ряда конструктивных элементов оборудования, инструмента и числа циклов нагружения инструмента.

Научная новизна заключается:

- в введении контролепригодного параметра - коэрцитивной силы, связанной с напряженно-деформированным состоянием и ресурсом, обеспечивающего возможность оценки стойкости деталей штамповой оснастки для холодной листовой штамповки;

- в математических моделях:

• в моделях, основанных на зависимостях между коэрцитивной силой, измеренной в двух взаимно перпендикулярных направлениях в плоскости зеркала матрицы, и факторами, включающими: предел прочности материала заготовки и материала матрицы, количеством перешлифовок инструмента, количества деталей, снятых со штампа, толщины листа заготовки, номинальной силы пресса; позволяющей, в совокупности указанных факторов, прогнозировать стойкость штамповой оснастки;

• в моделях, формализующих взаимосвязи между скоростью изменения коэрцитивной силы, как показателя повреждаемости рабочих деталей инструмента, и отношения номинальной силы пресса к силе технологической операции, позволяющей обеспечить заданную стойкость инструмента на стадии выбора пресса;

- в интегрированной конечно-элементной системе, учитывающей взаимовлияния инструмента и оборудования, включая конструктивные параметры, позиционирование в штамповой зоне и материал инструмента, и упругие свойства оборудования, что позволяет определить напряженно-деформированное состояние инструмента и оборудования с заданной точностью;

- в взаимосвязи коэрцитивной силы и напряжений, в штамповой оснастке при выполнении технологической операции, позволяющей повысить оперативность прогнозирования её стойкости и назначить периодичность плановых ремонтов.

Теоретическая значимость. Установлена применимость магнитного метода неразрушающего контроля для определения состояния материала рабочих деталей штампов для листовой штамповки с использованием структурной диаграммы сталей, что существенно расширяет область диагностирования стойкости и прогнозирования работоспособности штамповой оснастки для холодной листовой штамповки.

Практическая значимость заключается в:

- экспериментальном определении коэрцитивной силы в сталях Х12МФ, 25 и 35Л со статистическими параметрами, в зависимости от физико-механического состояния поверхности, включающими микродефекты и макродефекты,

позволяющей обеспечить прогнозирование стойкости деталей, изготовленных из этих сталей;

- рекомендациях по проектированию конструкции кривошипного пресса, позволяющего без существенного увеличения металлоемкости станины увеличить стойкость инструмента не менее чем в 2-2,5 раза;

- методическом обеспечении определения коэрцитивной силы в деталях штамповой оснастки для холодной листовой штамповки, основанном на анализе репрезентативной выборки экспериментальных данных;

- рекомендациях по направлению периодических перешлифовок зеркала матрицы в процессе эксплуатации инструмента, позволяющих увеличить период времени между перешлифовками;

- рекомендациях по определению повреждаемости и выявлению макродефектов деталей, основанных на выявленных корреляционных связях между рентгенографическим методом неразрушающего контроля и замерами коэрцитивной силы.

Основные положения, выносимые на защиту:

- математические модели, полученные в результате обработки репрезентативной выборки данных многофакторного эксперимента, проведенного в производственных условиях, позволяющие прогнозировать стойкость штамповой оснастки и определять момент вывода инструмента из эксплуатации;

- экспериментально полученные значения коэрцитивной силы в сталях Х12МФ (в состоянии поставки, после термообработок, в момент предразрушения), 25 и 35Л (в состоянии поставки) со всеми статистическими параметрами;

- результаты компьютерного моделирования напряженно-деформированного состояния инструмента с учетом упругих деформаций оборудования;

- новая конструкция кривошипного пресса, позволяющая повысить стойкость инструмента не менее чем в 2 раза;

- корреляционные зависимости между результатами измерения коэрцитивной силы и рентгеновского контроля.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Работа соответствует формуле научной специальности 05.02.09- "Технологии и машины обработки давлением" в части пп. 5, 6 области исследования паспорта специальности.

Методы исследования. Теоретические обоснования проводились на базе известных подходов теории неразрушающего контроля и диагностики, теории упругости, базовых работ по прессостроению, методов математической статистики, оптимизации и математического моделирования. При испытаниях математических моделей использовался метод конечных элементов в варианте метода перемещений. Эксперименты проводились на 3-х заводах, эксплуатирующих разделительный инструмент для холодной листовой штамповки и в лабораторных условиях. При проведении экспериментов использовался поверенный и аттестованный коэрцитиметр КИМ-2М. Для компьютерного моделирования использовались современные программные продукты SoHdWorks, T-FLEXCAD/CAM/CAE/PDM, MicшsoftExel и MATLAB. Для оптимизационных задач применялся симплекс-метод, для построения математических моделей метод Брадона. Проверка адекватности математических моделей собственным экспериментальным данным осуществлялась с помощью коэффициента несовпадения Тейла.

Степень достоверности результатов обеспечена корректностью постановки задач, применением известных математических методов, обоснованным использованием допущений и ограничений при выводе теоретических зависимостей и подтверждается согласованностью результатов теоретических исследований и экспериментальных данных, полученных как лично автором, так и другими исследователями.

Реализация работы. Полученные результаты и рекомендации приняты к использованию в НОА "Металлургэксперт", ЗАО "Прочность", НТЦ «Балмаш» г. Москва, а также в учебном процессе МГТУ «СТАНКИН», о чем свидетельствует соответствующие акты.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на следующих конференциях: международной научно-технической конференции «Экспертиза и оценка риска техногенных систем-2011»; 4-й международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроении и авиадвигателестроении ТМ-2012»; международной научно-технической конференции "Достижения и проблемы развития технологий и машин обработки металлов давлением" Краматорск (2013, 2015), «Автоматизация и информационные технологии» (АИТ-2012, АИТ-2015); международной научно-технической конференции «Современные технологии обработки материалов давлением: моделирование, проектирование, производство», посвященной 70-летию кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением» им. И.А. Норицына; конференции "Неделя металлов в Москве - 2012, 2015"; Х-ой Юбилейной Международной конференции "Актуальные вопросы современной техники и технологии"; V Всероссийская конференция "Безопасность и живучесть технических систем", на заседаниях кафедр «Композиционные материалы» и «Системы пластического деформирования» МГТУ "Станкин", заседании НТС ОАО ММЗ "Авангард" и др.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 1 монографии, 1 учебнике, 21 статье, в том числе в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК - 8. Имеется 2 патента - на полезную модель (№133464 В30В) и на способ определения стойкости рабочих деталей инструмента для холодной листовой штамповки (№2570604В21В28/02).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырехглав, основных выводов, приложения и списка использованной литературы из 101 источника. Полный объем диссертации (без приложения) 146 страниц машинописного теста, 88 рисунков, 34 таблиц (включая приложение).

Данная работа выполнялась в рамках НИР "Разработка энергосберегающих, экологичных и малозатратных методов обеспечения долговечности инструмента для листовой штамповки, позволяющих повысить безопасность кузнечно-штамповочного производства" (№12-08/0706п).

Глава 1.

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ШТАМПОВОГО

ИНСТРУМЕНТА.

1.1 Виды предельных состояний разделительного инструмента

В работе [1] приведена классификация предельных состояний рабочих деталей разделительного инструмента (Рисунок 1.1).

Данная работа посвящена наиболее распространенному виду штампов (для неответственных деталей - вырубка обычной точности), установленному на универсальное оборудование (открытый кривошипный пресс). Неответственные детали - это, как правило, детали с большими допусками, что в свою очередь ведет к уменьшению требований к точности изготовления рабочих деталей инструмента, применяемого для их изготовления. Например, поле допуска матрицы одного размера для штамповки детали с различными допусками на размеры может варьироваться от +0,006 (Н6) до +0,400 (Н11). В таблицах 1.1 - 1.4 приведены приближенные значения отклонений размеров плоских штампуемых деталей [2].

Таблица 1.1

Отклонения наружных размеров плоских деталей

Толщина материала, мм Отклонение в мм (±) в зависимости от типа штампа и размеров детали, мм

Вырубной обычной точности Вырубной повышенной точности

До 10 10-50 50-150 150-300 До 10 10-50 50-150 150-300

0,2 - 0,5 0,08 0,1 0,14 0,2 0,025 0,03 0,05 0,08

0,5 - 1,0 0,12 0,16 0,22 0,3 0,030 0,04 0,06 0,10

1,0 - 2,0 0,18 0,22 0,30 0,5 0,040 0,06 0,08 0,12

2,0 - 4,0 0,24 0,28 0,40 0,7 0,060 0,08 0,10 0,15

4,0 - 6,0 0,30 0,35 0,50 1,0 0,100 0,12 0,15 0,20

Таблица 1.2

Отклонения размеров отверстий

Толщина материала, мм Отклонение в мм (±) в зависимости от типа штампа и размеров отверстия, мм

Пробивной обычной точности Пробивной повышенной точности

До 10 10-50 50-150 До 10 10-50 50-150

0,2 - 1,0 0,05 0,08 0,12 0,02 0,04 0,08

1,0 - 2,0 0,06 0,10 0,16 0,03 0,06 0,10

2,0 - 4,0 0,08 0,12 0,20 0,04 0,08 0,12

4,0 - 6,0 0,10 0,15 0,25 0,06 0,10 0,15

Таблица 1.3

Отклонения на расстояния между центрами отверстий в плоских деталях

Толщина материала, мм Отклонение в мм (±) в зависимости от типа штампа и расстояния между центрами, мм

Вырубной обычной точности Вырубной повышенной точности

До 50 50-150 150-300 До 50 50-150 150-300

До 1 0,10 0,15 0,20 0,03 0,05 0,08

1 - 2 0,12 0,20 0,30 0,04 0,06 0,10

2 - 4 0,15 0,25 0,35 0,06 0,08 0,12

4 - 6 0,20 0,30 0,40 0,08 0,10 0,15

Таблица 1.4

Отклонения на смещение отверстий от наружного контура

Размеры деталей, мм Отклонения в мм (±) в зависимости от типа и точности штампа

Совмещенный Последовательный с ловителем Последовательный без ловителем Пробивной с фиксацией по контуру

ПовыШенная ОбычНая Повышенная ОбычНая Повышенная Обычная Повышенная ОбычНая

До 30 0,015 0,02 0,05 0,10 0,10 0,20 0,08 0,15

30-100 0,020 0,03 0,10 0,15 0,15 0,30 0,12 0,20

100-200 0,025 0,04 0,12 0,20 0,25 0,40 0,18 0,30

Рисунок 1.1 - Виды предельных состояний и их сочетаний для разделительного

инструмента [1].

Кроме того, к качеству среза (параметрам шероховатости) неответственных деталей не предъявляется особых требований. Все это приводит к тому, что штампы этого типа выходят из строя по критерию роста усталостных трещин (Рисунок 1.2 [1]). Трещины в штампах являются трещинами быстрого долома. Большая репрезентативная статистическая выборка данных разных исследователей показала, что отказы - трещины и износ разделительных матриц

наиболее часто встречаются во всех отказах системы оборудования. Поэтому объектом исследования настоящей работы являются матрицы разделительных штампов для получения неответственных деталей, работающие на открытых кривошипных прессах. Основным предельным состоянием, регламентирующим их стойкость, является сочетание многоцикловой усталости с абразивным износом.

б

Рисунок 1.2 - Виды отказов матриц: а - сквозная трещина в матрице, результатом которой явилось полное разрушение, б- угловая трещина, которая привела к

частичному разрушению[1].

Основной вид оборудования для реализации разделительных операций листовой штамповки - открытые кривошипные прессы. Эти кузнечно-прессовые машины являются универсальным оборудованием, относительно недороги, доступ к штамповой зоне обеспечивается с трех сторон, что позволяет автоматизировать технологический процесс или некоторые его стадии. Но эти прессы обладают невысокой жесткостью, что влияет на качество изделия и стойкость инструмента [1, 3-6].

Процесс вырубки-пробивки деталей из листового материала сопровождается износом рабочих частей штампа, где износ носит неравномерный характер.

В статье [7] авторами проведен анализ причин неравномерности износа инструмента при вырубке прямоугольных деталей. С целью исследования особенностей изнашивания режущих кромок инструмента, эксперименты проводились по штамповке детали «Пластина» с варьированием материала и толщины листа заготовки. В ходе исследований авторы пришли к выводу, что износ пуансона по длинным и коротким сторонам неодинаков. Анализ полученных авторами зависимостей привел к выводу о влиянии расположения штампа в штамповой зоне пресса на стойкость инструмента.

Учеными, конструкторами и инженерами, работающими в области обработки металлов давлением, предлагаются различные способы увеличения долговечности инструмента для ХЛШ. Проведя анализ существующих методов повышения стойкости штампового инструмента, все методы были разделены на группы по характерным признакам:

• Внесение изменений в конструкцию инструмента.

• Разработка новых сталей, термических обработок и покрытий.

• Внесение изменений в конструкцию оборудования.

• Рациональное позиционирование инструмента в штамповой зоне пресса.

1.2 Методы повышения стойкости штампов для холодной листовой штамповки путём изменения конструкции инструмента

При проектировании разделительного инструмента, для предопределения стойкости и ресурса большое значение имеет правильное назначение технических требований к инструменту. Одним из важных факторов является величина технологического зазора, которая оказывает влияние не только на качество получаемой детали, но и на возникающие контактные напряжения, а значит и на стойкость рабочих деталей штампа, характеризующейся степенью износа боковых поверхностей пуансона и матрицы. Чем меньше зазор между рабочими деталями инструмента, тем больше будет возникать контактное трение во время выполнения разделительной операции, вследствие чего величина износа увеличится. Однако при увеличенном зазоре между пуансоном и матрицей, у получаемого изделия будет низкое качество среза. Отсюда следует, что правильно назначенный технологический зазор, обеспечивает минимальный износ рабочих деталей штампа в процессе штамповки, а также требуемое качество среза получаемого изделия (заготовки).

Исторически первые попытки повысить стойкость инструмента для ХЛШ связаны с изменением конструкции самого инструмента. В [8] 1971 г. описан способ, по мнению авторов, существенно повышающий стойкость рабочих деталей инструмента для ХЛШ, путём изменения сопряжения втулок и колонок штампа. По этому способу втулка имеет внутренний диаметр на 5 - 6 мм больше диаметра колонки, зазор снизу замазывают пластилином, после чего заливают в него эпоксидную смолу или композицию следующего состава: 100 г эпоксидной смолы, 2 г талька, 5 г дисульфида молибдена (MoS2), 20 г железа в порошке, 20 г сланцевой муки и 11 г отвердителя для эпоксидной смолы.

Очевидно, что определенный эффект достигался на первых этапах эксплуатации инструмента за счет изменения фрикционных свойств сопряжения. Однако, жесткость существенно снижалась, и этот метод в массовом

производстве не применялся. Этот метод интересен только как факт истории техники.

Также давно замечено, что заднее расположение колонок менее удачно, чем все другие варианты расположения направляющих узлов, что повышению стойкости вырубных штампов способствует применение в качестве направляющих элементов втулок с шариковыми сепараторами, а также дополнительное направление пуансонов в жестком съемнике и др.

Ниже приведен обзор отечественных патентов, предлагающих изменения конструкций штампов с целью повышения их долговечности.

В патенте [9], авторами разработан штамп совмещенного действия для вырубки тонкостенных деталей, включающий в себя матрицу, пуансон, пуансон-матрицу, съемник, выталкиватель, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости штампа, в верхней части штампа размещается воздушный цилиндр, подвижная часть которого при помощи толкателей, проходящих через пуансон штампа, обеспечивает удаление отхода из отверстия пуансон-матрицы после каждого удара штампа. При вырубке детали 6 из ленты 4 пуансон-матрица 3 входит в отверстие, образованное стенками матрицы и пуансоном 2. При этом отход 5 пуансоном 2 вырубается в отверстие пуансон-матрицы 3. При подходе верхней части штампа к нижней мертвой точке в верхнюю полость цилиндра 11 подается сжатый воздух, который воздействует на поршень 8. При движении поршня 8 под действием сжатого воздуха вниз, толкатели 9, соединенные с поршнем 8, воздействуют на отход 5 и обеспечивают его удаление из отверстия пуансон-матрицы 3 на провал. При ходе верхней части штампа вверх съемник 7 при помощи буфера съемника 10 обеспечивает съем отштампованной ленты 4 с пуансон-матрицы 3. При подходе верхней части штампа к верхней мертвой точке, система выталкивания 12 упирается в упоры пресса (не показаны) и воздействует на выталкиватель 13. Тем самым отштампованная деталь 6 выталкивается из рабочего окна матрицы 1 и удаляется из зоны штамповки при помощи сжатого воздуха. Подача сжатого воздуха в верхнюю полость цилиндра 11 после начала движения верхней части штампа вверх прекращается и полость цилиндра 11

соединяется при помощи клапана (не показан) с атмосферой. При следующем ходе верхней части штампа вниз цикл штамповки повторяется. Таким образом, после каждого удара штампа обеспечивается удаление отхода из отверстия пуансон-матрицы.(Рисунок 1.3). По мнению авторов, внедрение предлагаемой конструкции штампа позволит без ущерба прочности пуансон-матрицы увеличить высоту рабочей части отверстия пуансон-матрицы, что дает возможность повысить стойкость штампа. Однако, введение в конструкцию инструмента пневмоцилиндра, удорожает и усложняет применение данного технического решения. И вряд ли оправдывается предполагаемым повышением стойкости инструмента.

Рисунок 1.3 - Разрез совмещенного штампа вырубки тонкостенной детали в нижней мертвой точке процесса вырубки: 1 - матрица, 2 - пуансон, 3 - пуансон-матрица, 4 - штампуемая лента, 5 - отход, 6 - отштампованная деталь, 7 - съемник, 8 - поршень, 9 - толкатель, 10 - буфер съемника, 11 - цилиндр, 12 - система

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Идармачев, Идармач Магомедович, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корнилова, А. В. Разработка методов обеспечения долговечности силовых деталей кузнечно-прессовых машин и инструмента: дис. ... доктора технических наук : 05.03.05 / Корнилова Анна Владимировна.- М., 2009.- 314 с

2. Косилова, А.Г. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1. Под редакцией А.Г. Косиловой, Р.П. Мещерякова. Издание 4-е, перераб. и доп. Москва, "Машиностроение", 1986.

3. Kornilova A.V. Practical aspects of the determination of the allowable technogical defectiveness / Kornilova A.V. // Proceedings of the Colloguium «Mechanical fatigue of metals» 2006. P.393-399.

4. Корнилова, А.В. Проблемы математического моделирования технологической дефектности базовых деталей кузнечно-прессовых машин / А.В. Корнилова // КШП. ОМД. - 2007.- №2.- С. 21-30.

5. Корнилова, А.В. Новые подходы к проектированию станин кривошипных прессов открытого типа / А.В. Корнилова // Тяжелое машиностроение.- 2005.- №2.- С. 2-6.

6. Михаленко, Ф.П. Напряженно деформированное состояние материала при резке в штампах / Ф.П. Михаленко, Ю.В. Антонов // Вестник машиностроения.- 1975.- № 6.- С.79 - 82.

7. Яворовский, В.Н. Неравномерность износа штампа при вырубке прямоугольных деталей / В.Н. Яворовский // КШП. ОМД.- 2002.- №4.- С. 19-24.

8. Космачев, И.Г. Слесарь-инструментальщик по штампам и приспособлениям: Учебное пособие для профтехучилищ/ И. Г. Космачев, Д. А. Вайнтрауб.-Ленинград : Машиностроение.-1971г.- 232с.

9. Патент РФ № 2274507 B21D28/14. Штамп совмещенного действия для вырубки тонкостенных деталей// Файфрич Л.А. Опубликовано в БИ 20.04.2006 г.

10. Патент РФ № 2201832 B21D28/26 Штамп для пробивки отверстий (варианты) // Воронин Алексей Павлович. Опубликовано 10.04.2003г.

11. Патент РФ № 2387513 B21D28/14, B26F1/14. Штамп для вырубки и пробивки отверстий (варианты) // Кисиленко Иван Антонович, Попов Виктор Михайлович. Опубликовано 27.04.2010 г.

12. Патент РФ № 2063828 B21D28/14. Разделительный штамп//Арефин Ю.И., Арефин О.Ю.. Опубликовано 20.07.1996 г.

13. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети: [http://delta-grup.ru/bibliot/2/23 .htm].

14. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети: [http://www.moar-tech.ru/manufacturers/exacta-precision.html]

15. Патент РФ № 2016687 B21D37/00. Штамп последовательного действия // Ковалев В.Г. Ковалев В.В. Опубликовано 30.07.1994 г.

16. Волобуев, В.А. Обоснование режимов обработки деталей технологической оснастки и специзделий методом поверхностного упрочнения на основе выявленных взаимосвязей, действующих при ударной деформации : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08.- Ковров, 2002.- 241 с

17. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети: [http://fry141 .narod.ru/kso_so/14_poviznstdetsht.htm]

18. Патент РФ № 2144095 C23C8/38. Способ повышения износосотойкости штампов из азотируемых сталей// Бледнова Ж.М.; Чаевский М.И.; Шауро А.Н. Опубликовано 10.01.2000 г.

19. Патент РФ № 2026419 C23C014/38. Способ упрочнения инструмента // Фукс-Рабинович Г.С.. Опубликовано 09.01.1995 г.

20. Головин А.Ю. Повышение стойкости инструмента азотированием / А.Ю. Головин , С.В. Гусев // Успехи современного естествознания. - 2012. - № 6 - С. 173-174

21. Патент РФ № 2342445 C21D1/09, C21D9/22 .Способ упрочнения разделительного штампа// Зубкова Е.Н., Елицкий М. Н., Зубков Н.С., Водопьянова В. П., Булавкин С. В.. Опубликовано 27.12.2008г.

22. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети [http: //www.stikcs.ru/page/Tehnologii]

23. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети [// http://utse.ru/library/?id=59]

24. Корнилова, А.В. Методика проектирования инструмента ограниченной долговечности / А.В. Корнилова // Проблемы машиностроения и надежности машин.- 2005.- №3.- С. 76-81.

25. Корнилова, А.В. Определение долговечности инструмента для холодной листовой штамповки по критериям трибофатики/ А.В. Корнилова // Проблемы машиностроения и надежности машин.- 2006.- №2.- С. 88-94.

26. Корнилова, А.В. Пути повышения долговечности инструмента для разделительных операций / А.В. Корнилова // КШП. ОМД.- 2004.- №11.- С. 18-31.

27. Корнилова, А.В. Методы исследования повреждаемости штампов и способы увеличения долговечности штампового инструмента/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев // Сборник научных трудов международной научно-технической конференции "Достижения и проблемы развития технологий и машин обработки металлов давлением", 2013.- ДГМА, Краматорск. С. 265-270.

28. Корнилова, А.В. Возможности магнитных методов для определения повреждаемости материала штампов для ХЛШ/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев // КШП.ОМД.- 2013.- №3.- С. 35-42.

29. Карпухин, И.И. Оценка технического состояния конструкций по критерию микроповрежденности/ И.И.Карпухин, И.Н.Сильверстов, А.В. Корнилова, И.М. Идармачев // Черная металлургия.- 2013.- № 6 (1362).- С. 93-98.

30. Корнилова, А.В. Некоторые подходы к созданию методики выбора необходимого количества штампов-дублеров / А.В. Корнилова //КШП.ОМД. -2006.- №9.- С.16-21.

31. Романовский, В.П. Справочник по холодной штамповке / В.П. Романовский.- 6-е изд., Ленинград, Машиностроение, 1979.-782с.

32. Михаленко, Ф.П. Стойкость разделительных штампов/Ф.П. Михаленко.-М.: Машиностроение, 1982. - 223 с.

33. Григорьев, Л.Л. Холодная штамповка: Справочник // Л. Л. Григорьев, К.М. Иванов, Э.Е. Юргенсон; Под редакцией Л.Л. Григорьева.- Спб.: Политехника, 2011.-665с.

34. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6: В 3 кн. Кн. 1: В.В. Клюев, В.Ф. Мужицкий, Э.С. Горкунов, В.Е. Щербинин. Магнитные методы контроля. Кн. 2: В.Н. Филинов, А.А. Кеткович, М.В. Филинов. Оптический контроль. Кн. 3: В.И. Матвеев. Радиоволновой контроль. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 832 с.

35. Федорченко И.М. Энциклопедия неорганических материалов. В 2 т. Т.1 - Киев, 1977. - 850 с.

36. Артемов, В.А. Современные аспекты оборудования для магнитной структуроскопии/ В.А. Артемов, А.С. Бакунов, Кудрявцев Д.А.// [http : //www.nio12.ru/pdf/article/mc_10.pdf].

37. Безлюдько, Г.Я. Серия портативных приборов-структуроскопов, основанных на измерении величины коэрцитивной силы/Г.Я. Безлюдько, В.Ф. Мужицкий, В.Б. Ремезов.// - Контроль. Диагностика.- 2003.- №6.- С. 6-14

38. Богачева, Н. Д. Расширение возможностей применения метода коэрцитивной силы / Н. Д. Богачева // В мире неразрушающего контроля. - 2005. - № 2 (28). - С. 8-10.

39. Schaeffler A. L. Constitution Diagram of Stainless Steel Weld Metal. -Metal Progress. 1949. V.56. P. 680 - 680B.

40. Марочник стали и сплавов. Под ред. Зубченко А.С. - М.: Машиностроение, 1977. - 380 с.

41. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети [http://www.snrndt.com/files/ECNDT2010_2_cm_thermostrengthened_steel.pdf].

42. Ефимова, М.Р. Общая теория статистики: Учебник / М. Р Ефимова, Е.В. Петрова, В.Н. Румянцев/ - М.: ИНФРА-М, 1996, 340 с.

43. Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика/ А.И. Кобзарь //

— М.: Физматлит, 2006. — 816 с

44. KornilovaA,V.A Method of Determination of the Service Life of a Die Tool with Application of Magnetic Methods of Nondestructive Control and Diagnostics/ A.V. Kornilova, I.M. Idarmachev, Tet Paing, ChzhoZayar // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. - 2014. - Vol. 43, No. 5. - Pp. 439-444.

45. ГОСТ 5959-2000. Прутки, полосы и мотки из инструментальной легированной стали. Общие технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 2000. -25 с.

46. Корнилова, А.В., Идармачев И.М. Способ определения стойкости рабочих деталей инструмента МПК: В21В28/02 №2570604 МПК: Опубл. в БИ 10.12.2015. Патентообладатель ФГБОУ ВПО МГТУ «Станкин».

47. Биргер И.А. Расчет на прочность деталей машин: Справчник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шор, Г.Б. Иосилевич. - 3-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с., ил.

48. Источник заимствования - ресурсы мировой Сети [http://www.гаммамет.рф/index.php/ru/gm/electrical-steel].

49. Геллер Ю. А. Инструментальные стали./ Ю.А. Геллер// - М.: Металлургия, 1983.460 с.

50. Серия «Международная инженерная энциклопедия». Международный транслятор современных сталей и сплавов. Под ред. Кершенбаума В. С. Том 1. - М.: Машиностроение, 1992 г. - 480 с.

51. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов./ Е.С. Вентцель//

— 6-е изд. стер. — М.: Высш. шк., 1999.— 576 c.

52. Рудман, Л.И. Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка/ Под общ. ред. Л.И. Рудмана. М.: Машиностроение, 1988. 496 с.

53. Скворцов, Г.Д. Основы конструирования штампов для холодной листовой штамповки. Конструкции и расчеты. /Г.Д. Скворцов // М.: Машиностроение, 1972. 360 с.

54. Козлов, Е.К. Аналитический метод определения упругих деформаций штамповых плит прессов / Е.К. Козлов // Кузнечно-штамповочное производство.-

1986.- №6.- С. 26-27.

55. Тарасов, А.Ф., Влияние конструкции штампа на деформацию элементов штампового блока и рабочего инструмента/ А.Ф. Тарасов, С.А. Короткий //КШП. ОМД.-2006.-№2 -С. 34-36.

56. Титаренко, Н.И. Точность системы пресс - штамповый блок/ Н.И. Титаренко. - Киев : Наукова думка, 1980.-139 с.

57. Патент РФ Патент РФ № 2358872, B30B1/26, B30B15/04. Кривошипный пресс // Корнилова А.В. Опубл. в Б.И. 20.08.2007 г.

58. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени/ В.П. Когаев . - М.: Машиностроение, 1993.-364 с.

59. Гребеник, В.М. Усталостная прочность и долговечность металлургического оборудования/ В.М. Гребеник - М.: Машиностроение, 1969.256 с.

60. Корнилова А.В., Идармачев И.М. Кривошипный пресс (патент на полезную модель) №133464 МПК: В30В Опубл. в БИ 20.10.2013.

61. Корнилова, А.В.Методы повышения долговечности рабочих деталей разделительного инструмента для холодной листовой штамповки/ А.В.Корнилова, И.М. Идармачев // Вестник МГТУ «СТАНКИН».- 2012.- № 3.- С.41-46.

62. Корнилова, А.В. Некоторые практические аспекты применения магнитных методов неразрушающего контроля и диагностики/ А.В.Корнилова, И.М. Идармачев, Тет Паинг, Чжо Зайяр // Безопасность труда в промышленности. 2014, №3, с.50-53.

63. Корнилова, А.В. Методика определения ресурса штампового инструмента с применением магнитных методов неразрушающего контроля и диагностики/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев, Тет Паинг, Чжо Зайяр// Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014, №5, С. 98-104.

64. Идармачев, И.М. Повышение долговечности инструмента для холодной листовой штамповки/ И.М. Идармачев // Материалы I-го тура студенческой научно-практической конференции «Автоматизация и информационные технологии (АИТ-2012)» Сборник докладов. Факультет

Машиностроительных технологий и оборудования.- М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «Станкин». с.16-20.

65. Корнилова, А.В. Применение магнитных методов для исследования повреждаемости металла штампов/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев// Сборник материалов 4-й международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии в машиностроений и авиадвигателестроении ТМ-2012»с.115-120.

66. Корнилова, А.В. Исследование процесса накопления повреждаемости в деталях кузнечно-прессового оборудования и инструмента магнитными методами/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев // Материалы международной научно-технической конференции «Современные технологии обработки материалов давлением: моделирование, проектирование, производство», посвященной 70-летию кафедры «Машины и технологии обработки металлов давлением» им. И.А. Норицына., 2013, г. Москва. С. 184-188.

67. Карпухин, И.И. Оценка технического состояния конструкций по критерию микроповрежденности/ И.И. Карпухин, И.Н. Сильверстов, А.В. Корнилова, И.М. Идармачев // Сборник трудов "Неделя металлов в Москве 13-16 ноября 2012" - М. ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ, -2013. с. 207-216.

68. Корнилова, А.В. Повышение долговечности рабочих деталей разделительного инструмента для холодной листовой штамповки/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев// Международный промышленный журнал: Мир Техники и Технологий, г.Харьков 2013.- №5.- С.48-50

69. Корнилова, А.В. Исследование скорости накопления повреждаемости в штампах магнитными методами/ А.В. Корнилова, И.М. Идармачев// Сборник докладов Х-ой Юбилейной Международной конференции "Актуальные вопросы современной техники и технологии" , изд. Дом. "Гравис", 2013, с. 22-26.

70. Корнилова, А.В. Исследование возможностей магнитных методов для определения стойкости рабочих деталей штампового инструмента /А.В. Корнилова, И.М. Идармачев, А.И. Селищев, Тет Паинг // Сборник научных трудов Краматорск, ДГМА, 2015. №1 (40). Раздел 4. С. 212-219.

71. Идармачев, И.М. Диагностика штампового инструмента магнитными

методами / И.М. Идармачев // Материалы I-го тура научно-практической конференции «Автоматизация и информационные технологии (АИТ-2015)» Сборник докладов. Факультет Машиностроительных технологий и оборудования.- М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «Станкин»,2015, С.71-74.

72. Идармачев, И.М. Женщины-кузнецы/ И.М. Идармачев // КШП.ОМД.-2014.- №2.- С. 45-48.

73. Идармачев, И.М. Пластическая обработка металлов в Дагестане: зарождение и развитие/И.М. Идармачев // КШП.ОМД. 2012, №3, С. 45-48.

74. Ланской, Е.Н. Элементы расчета деталей и узлов кривошипных прессов/Е.Н. Ланской, А.Н. Банкетов. - М.: Машиностроение, 1966. - 379 с.

75. Банкетов, А.Н. Кузнечно-штамповочное оборудование/А.Н. Банкетов, Е.Н. Ланской. - М.: Машиностроение, 1982. -576 с.

76. Касымкулов, С.К. Деформируемость станин открытых прессов. Разработка методики расчета и оптимизации конструкций: дис. ... кандидата технических наук : 05.03.05/ Касымкулов Сергей Кадыркулович.- М.,1984. - 197 c

77. Качанов, А.П. Исследование упругих деформаций системы пресс-штамповый блок: дис. ... кандидата технических наук : 05.03.05/ Качанов А.П.Краматорск, ДГМА. 1978. - 241 с.

78. Кокоулин, В.П. Исследование на жесткость станин открытых кривошипных прессов. Дисс. на соискание ученой степ. канд. техн. наук. -Омск, ОПИ, 1967. 150 с.

79. Olivo G. Prüfung der statistischensteife von ExzeterungKurbel-pressen. Mashinenbautehnik. - 1964. № 7. P. 345-352.

80. Palmgren A. Die lebensdauer von kugellagern // Z. Ver. Dtsch. Ind. -1924. - 68. - S. 339-341.

81. Miner M.A. Experimental verification of cumulative fatigue damage // Automot. Aviat. Industr. - 1945. - 93. P. 20-24.

82. Grover H.J. An Observation Concerning the Cycle Ratio in Cumulative Damage -Fatigue in Aircraft Structures, STP -274, American Society for Testing and Materials, 1960, p. 120 -124.

83. Прошковец, Й., Войтишек, Я. Расчет долговечности элементов машин, нагружаемых переменными колебательными силами/ Й. Прошковец, Я. Войтишек// Проблемы прочности.- 1980. -№ 8.- С.21-28.

84. Manson S.S. Interfaces Between Fatigue, Creep, and Fracture. -Proceeding of International Conference on Fracture, Vol. 1, Japanese Society for Strength and Fracture of Metals, Sendai, Japan, September, 1965, and International Journal of Fracture Mechanics, March 1966. P/127-130.

85. Henry D.L. Theory of Damage Accumulation in Steel - ASME Transaction, 77 (1955), p. 913.

86. Gatts R.R. Application of Cumulative Damage Concept to Fatigue. -ASME Transaction, 83, Series D, No. 4 (1961), P. 529-540.

87. Brown G.W., Work C.E. An evaluation of the influence of cyclic prestressing on fatigue limit. -Proceedings of ASTM, 1963, p. 706 -712.

88. Corten H.T., Dolan T.J. Cumulative Fatigue Damage. - Proceedings of International Conference on Fatigue of Metals. - ASME and IME (1956), p. 235.

89. Richart F.E., Newmark N. M. An Hypothesis for the Determination of Cumulative Damage in Fatigue. - ASTM Proceedings, 48 (1946), p. 767.

90. Marin J. Mechanical Behavior of Engineering Materials. -Englewood Cliffs, N.J.: Prentice -Hall, 1962.

91. Серенсен, С.В. Об оценке долговечности при изменяющейся амплитуде переменных напряжений/ С.В. Серенсен // Вестник машиностроения.-1944.- № 7.-С.1-7.

92. Когаев, В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени/ В.П. Когаев. - М.: Машиностроение, 1993.-364 с.

93. Москвичев, В.В. Трещиностойкость и механические свойства конструкций и материалов технических систем/ В.В. Москвичев, Н.А. Махутов, А.П. Черняев и др. - Новосибирск: Наука, 2002. - 334 с.

94. Корнилова, А.В. Статистические модели для определения коэрцитивной силы в инструментальных сталях/А.В, Корнилова, И.М. Идармачев, А.И. Селищев, Н.К. Корнев, А.М. Выговский // Неделя металлов в Москве 2015.

Новые перспективные материалы, оборудование и технологии для их получения. Москва, 2015.-C.70-73

95. Корнилова, А.В. Разработка методики оценки ресурса изделий из инструментальных штамповых сталей на основе магнитных методов неразрушающего контроля/А.В. Корнилова, А.М. Выговский, А.И. Селищев, И.М. Идармачев // Сборник научных трудов V Всероссийской конференции "Безопасность и живучесть технических систем", Сибирский федеральный университет.-Красноярск, 2015.- C.236-241

96. Корнилова, А.В. Применение магнитных методов для контроля штампового инструмента/ А,В. Корнилова,И.М. Идармачев, А.И. Селищев./ -Düsseldorf Germany: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. - 71 c.

98. Корнилова, А. В. Применение магнитных видов неразрушающего контроля для изделий их инструментальных штамповых сталей/ А.В. Корнилова, А.И. Селищев, И.М. Идармачев//Металловедение и термическая обработка металлов. 2015, №10(724), С. 56-62.

99. Корнилова А.В., Идармачев И.М., Батарин Р.В., ТетПаинг. Разработка основ проектирования машин для обработки металлов давлением с заданной долговечностью// Сборник научных трудов международной научно-технической конференции "Достижения и проблемы развития технологий и машин обработки металлов давлением", Краматорск, ДГМА, 2017. №1(44), с. 246-251.

100. Корнилова А.В., Идармачев И.М., Селищев А.И. Диагностика состояния штампового инструмента по изменению магнитных свойств его рабочих деталей// Сборник докладов и научных статей XIII Конгресса «Кузнец-2017» Рязань, 2017, С.162-170.

101. Основы научных исследований и техника эксперимента: учебник/ Корнилова А.В., Идармачев И.М., Селищев А.И., ТетПаинг, Батарин Р.В.— М.: ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», 2018. - 180 с.