Разработка технологических процессов тонколистовой штамповки кольцевых деталей сжатием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Поляков Артем Олегович

• Поляков Артем Олегович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Поляков Артем Олегович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1. Анализ существующих методов изготовления кольцевых деталей

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования процесса

гибки на ребро

1.3. Теоретические и экспериментальные методы исследования

процесса гибки на ребро

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ СЖАТИЕМ

2.1. Определение геометрических параметров исходной

овальной заготовки

2.2. Компьютерное моделирование процесса изготовления

кольцевых деталей сжатием

2.2.1. Определение диапазона рационального использования

метода сжатия

2.2.2. Исследование формоизменения исходных овальных

заготовок при сжатии

2.2.3. Определение смещения нейтрального слоя при изготовлении кольцевых деталей сжатием

2.2.4. Определение силовых параметров процесса получения

кольцевых деталей сжатием

2.2.5. Анализ напряженно-деформированного состояния при сжатии

2.3. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА СЖАТИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ

3.1. Разработка программного комплекса для многофакторного планирования и обработки результатов эксперимента

3.2. Построение регрессионного уравнения, описывающего

отклонение от круглости кольцевых деталей по наружному диаметру

3.3. Построение регрессионного уравнения, описывающего

отклонение от круглости кольцевых деталей по внутреннему диаметру

3.4. Построение регрессионного уравнения, описывающего относительное утонение кольцевых деталей

3.5. Построение регрессионного уравнения, описывающего относительное утолщение кольцевых деталей

3.6. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ СЖАТИЕМ

4.1. Методика проведения экспериментальных исследований

процесса изготовления деталей типа кольцо методом сжатия

4.2. Штамп и оборудование для экспериментальных исследований

4.3. Результаты экспериментальных исследований процесса изготовления деталей типа кольцо методом сжатия

4.6. Экспериментальные исследования сжатия нескольких

овальных заготовок

4.7. Выводы по главе

ГЛАВА 5. СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ СЖАТИЕМ

5.1. Сравнение силовых параметров

5.2. Сравнение геометрических параметров кольцевых деталей

5.3. Выводы по главе

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТОНКОЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ КОЛЬЦЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ СЖАТИЕМ

6.1. Методика проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием

6.2. Разработка технологических процессов изготовления

деталей «Фланец» и «Кольцо упорное»

6.3. Разработка конструкции калибровочного штампа

6.4. Сравнение коэффициентов использования материала

6.5. Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологических процессов тонколистовой штамповки кольцевых деталей сжатием»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Тонколистовые кольцевые детали из углеродистых, легированных и коррозионностойких сталей, цветных металлов и сплавов толщиной от 1 мм до 4 мм широко применяют во многих отраслях машиностроения, например, в автомобиле- и авиастроении, транспортном машиностроении. Так, по данным машиностроительного завода «Тонар» (производитель прицепной и полуприцепной техники, карьерных самосвалов и автопоездов) и АО «Демиховский машиностроительный завод» (производитель электропоездов и вагонов) годовая потребность в кольцевых деталях диаметром до 250 мм и толщиной до 4 мм составляет более 50 тыс. шт., а по данным ПАО «ОДК-Сатурн» (российский производитель авиационных двигателей и газотурбинной техники) объем производства деталей типа кольцо широкой номенклатуры из цветных сплавов составляет не менее 30% от общего объема листоштамповочного производства предприятия.

К деталям типа кольцо относят детали с отношением толщины 5 к наружному диаметру В менее 0,5 с различными значениями внутренних диаметров й и ширины В. Выбор материала кольца зависит от функции и назначения детали, например, согласно ГОСТ 18138-82 [107] существует возможность изготовления кольцевых деталей из углеродистых сталей (08, Ст3, 15, 20, 35, 45), легированных сталей (40Х, 30ХГСА), коррозионностойких сталей (12Х1810НТ, 20Х13), латуней Л-63, ЛС59-1, бронз (БрАМц9-2), меди (М3), алюминиевых сплавов (АМг3, Д1, АД1). Такие детали используют в качестве упорных и стопорных колец для удержания ступичного подшипника, упорных колец шестерен осей дифференциала, шайб для установки и крепления узлов, прокладок для герметизации механизмов и т.д.

Исходя из анализа применения кольцевых деталей и их конечного назначения в узлах можно выделить следующие основные габаритные размеры и материалы изготовления [107, 11, 66, 67]:

- наружный диаметр В от 16 до 230 мм;

- внутренний диаметр й от 8 до 170мм;

- толщина 5 от 1 до 20 мм (5=1...4 мм - тонколистовые кольцевые детали, 5=5 .20 мм - толстолистовые кольцевые детали);

- ширина В от 4 до 30;

- материалы: сталь 08, латунь ЛС 59-1, бронза БрАМц9-2, алюминиевый сплав АМг3.

Наиболее часто применяемыми методами изготовления деталей типа кольцо являются: вырубка и пробивка, точение, раскатка и другие операции. В условиях массового производства наиболее часто применяют вырубку и пробивку, а в условиях единичного производства - точение на токарном станке. При этом одной из наиболее существенных статей затрат на производство являются затраты на исходный материал заготовок, особенно для дорогостоящих цветных металлов и сплавов.

Основным недостатком существующих методов изготовления деталей типа кольцо является большой расход металла, низкий коэффициент использования материала (КИМ) и связанные с этим высокие затраты на производство.

Одним из методов изготовления кольцевых деталей, позволяющим снизить расход металла и увеличить КИМ до 1,2 - 1,5 раз при обеспечении требуемого качества изготавливаемых деталей типа кольцо, является метод сжатия исходных овальных заготовок в штампе. Ранее профессором Е.И. Семеновым [82] показана принципиальная возможность изготовления тонколистовых кольцевых деталей из углеродистых сталей сжатием овальной заготовки, при котором происходит гибка на ребро прямолинейных и радиусных участков заготовки (разгибка).

Вместе с тем, в настоящее время применение данного метода для изготовления кольцевых деталей ограничено отсутствием рекомендаций по изготовлению колец с различными геометрическими параметрами из различных материалов, отсутствием сведений об особенностях

формоизменения заготовок при сжатии и их математическом описании, отсутствием формул для определения размеров исходных овальных заготовок и силовых параметров процесса сжатия, отсутствием методик проектирования технологических процессов изготовления деталей типа кольцо сжатием.

В связи с этим разработка научно обоснованных технических решений, направленных на повышение коэффициента использования материала и снижение затрат в условиях единичного и мелкосерийного производства тонколистовых кольцевых деталей является актуальной. При этом исследования особенностей формоизменения, напряженного и деформированного состояния, силовых параметров при гибке овальных заготовок на ребро позволят провести их математическое описание и разработать методику проектирования технологических процессов и конструкции универсальных промышленных штампов для изготовления кольцевых деталей сжатием.

Целью работы является повышение коэффициента использования материала и снижения затрат в условиях мелкосерийного и единичного производства кольцевых деталей требуемого качества методом сжатия.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ существующих способов изготовления деталей типа кольцо и анализ существующих исследований особенностей формоизменения, напряженного и деформированного состояния при гибке на ребро.

2. Проведение теоретических исследований процесса изготовления кольцевых деталей методом сжатия для определения особенностей формоизменения, напряженно-деформированного состояния и силовых параметров. Построение математических моделей процесса изготовления кольцевых деталей сжатием и определение зависимостей для расчета геометрических параметров исходных заготовок.

3. Разработка методики и проведение экспериментальных исследований процесса изготовления кольцевых деталей методом сжатия.

4. Разработка методики проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием.

5. Разработка конструкций промышленных универсальных штампов для изготовления кольцевых деталей сжатием.

6. Разработка технологических процессов изготовления деталей «Фланец» и «Кольцо упорное».

Объект исследования: листовая штамповка кольцевых деталей сжатием.

Предмет исследования: формоизменение, напряженное и деформированное состояние, силовые параметры при изготовлении кольцевых деталей методом сжатия.

Методы исследований. Теоретические исследования особенностей формоизменения, напряженного и деформированного состояния, силовых параметров при сжатии овальных заготовок (гибке на ребро) выполнены с использованием существующих положений теории обработки металлов давлением, компьютерного моделирования процессов листовой штамповки в программном комплексе PAM-STAMP 2G и численных расчетов в программном комплексе MathCad.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием современной универсальной испытательной машины (УИМ) ИПэ-1000, спроектированной штамповой оснастки и инструмента, высокопроизводительных компьютеров. Обработку полученных результатов проводили с использованием методов математической статистики и теории многофакторного планирования эксперимента, реализованных в разработанном специализированном программном комплексе многофакторного планирования и обработки информации.

Положения выносимые на защиту: - результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса изготовления кольцевых деталей методом сжатия, показывающие особенности формоизменения, напряженно-деформированного состояния и силовые параметры;

- методика проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием, применение которой обеспечивает повышение коэффициента использования материала и снижение затрат в условиях единичного и мелкосерийного производства;

- конструкции промышленных универсальных штампов для изготовления кольцевых деталей сжатием;

- разработанные технологические процессы изготовления деталей «Фланец» и «Кольцо упорное».

Достоверность полученных результатов теоретических исследований подтверждена их высокой сходимостью с экспериментальными данными с расхождением менее 10%.

Научная новизна заключается:

- в полученных формулах для определения геометрических параметров (гз - радиус заготовки, А - длина прямолинейного участка заготовки) исходных овальных заготовок для изготовления из них кольцевых деталей сжатием;

- в полученном диапазоне рационального использования метода сжатия для изготовления кольцевых деталей в зависимости от геометрических параметров детали (В - диаметр, В - ширина^;

- в установленных зависимостях между особенностями формоизменения (относительное утонение наружной 5нар/5 и внутренней поверхности кольцевой детали Бвн/8, отклонение от круглости наружного Онар и внутреннего диаметров овн) и силовых параметров (максимальная сила деформирования Ртах) и геометрическими параметрами кольцевой детали и исходной овальной заготовки на основе полученных математических моделей процесса изготовления деталей типа кольцо.

Практическая значимость работы заключается:

- в методике проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием, обеспечивающей повышение коэффициента использования материала и снижение затрат в условиях единичного и мелкосерийного производства до 1,5 раз;

- в конструкциях промышленных универсальных штампов для изготовления деталей типа кольцо методом сжатия;

- в технологических процессах изготовления деталей «Фланец» и «Кольцо упорное» сжатием.

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в проведении теоретических и экспериментальных исследований процесса изготовления кольцевых деталей сжатием, получении формул для определения геометрических параметров исходных овальных заготовок, получении математических моделей процесса изготовления деталей типа кольцо в виде уравнений регрессий, в определении диапазона рационального использования метода сжатия, в разработке методики проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием, в разработке конструкций промышленных универсальных штампов и разработке технологических процессов изготовления деталей «Фланец» и «Кольцо упорное».

Реализация работы. Разработанная методика проектирования технологических процессов изготовления кольцевых деталей сжатием, конструкции промышленных универсальных штампов и технологические процессов изготовления деталей «Фланец» и «Кольцо упорное» планируются к применению в производственных условиях АО «Демиховский машиностроительный завод» и ПАО «ОДК-Сатурн».

На конструкцию штампа для изготовления плоских колец сжатием подана заявка на патент №2020138167 от 20.11.2020 г.

Результаты работы используются в учебном процессе кафедры технологий обработки материалов МГТУ им. Н.Э. Баумана при проведении дисциплин «Учебно-технологический практикум», «Технология конструкционных материалов», при выполнении курсовых проектов и выпускных квалификационных работ, а также в научно-исследовательской работе студентов и аспирантов.

Апробация работы. Основные положения и материалы работы доложены на Международной научно-технической конференции «Динамика,

надежность и долговечность механических и биомеханических систем», (Севастополь, 2018, 2019, 2020 г.г.), Международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении» (Севастополь, 2018, 2019, 2020 г.г.), Международной научно-технической конференции, посвящённой 150-летию факультета «Машиностроительные технологии» и кафедры технологий обработки материалов МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва, 2019 г.), V-й Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением», посвященной 85-летию д.т.н., проф. Яковлева С.П. и 80-летию кафедры «Механика пластического формоизменения» (Тула, 2019 г.), Международном XIV Конгрессе «Кузнец-2019» «Состояние и перспективы развития технологических процессов обработки металлов давлением и оборудования кузнечно-прессового машиностроения в современных условиях» (Рязань, 2019 г.), III Всероссийской научно-практической конференции «Современная металлургия нового тысячелетия», посвященной 10-летию Металлургического института ЛГТУ (Липецк, 2020 г.), научных семинарах кафедры технологий обработки материалов МГТУ им. Н.Э. Баумана, на совещаниях технических советов АО «Демиховский машиностроительный завод» и ПАО «ОДК-Сатурн».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе: 2 статьи в изданиях, входящих в базы Web of Science и Scopus, 4 статьи в изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ, 1 свидетельство на программу для ЭВМ, 2 статьи в различных сборниках научно-технических трудов. Общий объем -1,8 печ л., авторский вклад -1,3 печ. л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав основного текста, основных выводов по работе. Общий объем диссертации составляет 141 страниц. Диссертация содержит 94 рисунка, 21 таблицу и список литературы из 108 наименований.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1. Анализ существующих методов изготовления кольцевых деталей

В настоящее время существуют следующие методы изготовления деталей типа кольцо: обработка металлов давлением, обработка резанием и комбинированные методы.

Наиболее широко для изготовления кольцевых деталей применяют метод вырубки и пробивки [8, 13, 36, 59, 93, 94]. К преимуществам вырубки и пробивки кольцевых деталей можно отнести высокую производительность, высокую точность получаемых деталей, высокий уровень механизации и автоматизации. К недостаткам данного метода можно отнести относительно невысокий коэффициент использования материала.

Для получения заготовок секторов и кольцевых деталей также применяют метод гибки на ребро [59], который позволяет получить значительную экономию металла (Рис. 1.1).

Рис. 1.1. Штамп для гибки на ребро: 1 - пуансон; 2 - матрица.

Заготовки поштучно или пакетом укладывают в паз А, после чего подвергают гибке пуансоном 1 на матрице 2. Гибка на ребро осуществляется в холодном состоянии или с нагревом заготовки. После гибки форма и размеры поперечного сечения заготовки в зоне пластической деформации изменяются.

Данный метод характеризуется низкой точностью (овальность, плоскостность и т.д.), высокими энергетическими затратами, длительной подготовкой к производству, а также необходимостью последующей сварки полученного кольца.

В работе [16] исследован метод получения кольцевых деталей локальным деформированием раскатным роликом. Схема процесса показана на Рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема процесса свободного формообразования: 1 - кольцевая заготовка; 2 - матрица; 3 - раскатной ролик Кольцевая заготовка 1 размещается соосно оси вращения матрицы 2 и обжимается под действием раскатного ролика 3. При этом локализованный очаг деформации перемещается по периметру заготовки. Активное действие осуществляет приводная опорная матрица, которая взаимодействует с заготовкой за счет сил трения, возникающих на ее поверхности. Если это трение достаточно высокое, то средний радиус заготовки Яср остается постоянным. При этом угловая скорость вращения опорной матрицы и заготовки совпадают, и деформация последней происходит только в радиальном направлении. Кроме того, если выполняется соотношение Яср>Ь (Ь - ширина кольца), то влиянием ассиметричности течения металла можно пренебречь и рассматривать при этом деформацию как плоскую деформацию жестко-пластического тела.

Также существуют способы обкатывания кольцевых заготовок из квадратной в плане заготовки [42, 43], получение деталей с торцевым рельефом из пластических материалов [19], обкатывание на сферодвижных прессователях [18],

Недостатками таких методов являются низкая точность детали, необходимость в дополнительных операциях и низкая трудоемкость изготовления заготовки.

Также существует метод раскатки колец на раскатных станах [99] (Рис.

1.3).

Рис. 1.3. Схема кольцевой раскатки: 1, 2 - наружный и внутренний раскатные валки соответственно; 3 - заготовка; 4 - опорный стол; 5 -центрирующие (опорные) ролики; 6 - радиальные салазки; 7 -верхний и 8- нижние опорные валки Раскатку кольцевых заготовок на станах горизонтального или радиального типа осуществляют при горизонтальном положении осей наружного 1 и внутреннего 2 валков и заготовки 3.

Данный способ обеспечивает раскатку кольцевых деталей в диаметре до 8000 мм. Коэффициент использования материала при этом составляет около 0,3. Недостатками способа раскатки колец на раскатных станах являются высокая трудоемкость, низкий коэффициент использования материала, низкая точность детали, необходимость в дополнительных операциях.

В работе [105] описан метод изготовления стопорных колец для навивки колец из ленты (Рис. 1.4).

Рис. 1.4. Схема изготовления стопорных колец: 1, 2 - ролики неподвижные;

3 - ролик подвижный; 4 - Г-образный упор; 5 - нож; 6, 7 -механизмы регулировки; 8 - сменная головка; 9 - лента В основу способа положена подача ленты на участок деформации, образованный гибочными роликами 1 и 3. После выхода изогнутого кольца из участка деформации ab к его внутренней поверхности прикладывают радиальную силу P, величина которой обратно пропорциональна величине силу гибки. Силу P прикладывают на расстоянии не меньшем, чем три ширины ленты от крайней верхней точки участка деформации, но не большем расстояния, равного половине наружного диаметра кольца от крайней нижней точки участка деформации ab.

Навивку колец из ленты осуществляют в автомате, который позволяет получать различные типоразмеры колец.

Данный способ недостаточно эффективен ввиду его низкой производительности, сложности осуществления и необходимости стыковой сварки для получения замкнутого кольца. Сварной шов может быть причиной разрушения детали в процессе эксплуатации.

В работе [108] рассмотрен процесс раздачи кольцевых заготовок с использованием жидкого наполнителя (за счет гидростатического давления) при их осадке (Рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема раздачи с осадкой кольца с помощью жидкого наполнителя

Рассматриваемый метод не требует применения специальной штамповой оснастки. Для уменьшая коэффициент трения на границе "инструмент— заготовка" применяется жидкий наполнитель. Для совершения операции раздачи кольцевую заготовку 2 устанавливают в полость матрицы 1, заполненную маслом так, чтобы уровень его несколько превышал высоту кольца И0.

При осадке Пуансон 3 является элементом ограничивающий жидкость внутри, которая выполняет роль раздающей среды. Конструктивно обеспечен зазор 2 для вытеснения жидкости, находящейся снаружи кольца. При 2= 0 процесс может осуществляться с дополнительной калибровкой по диаметру матрицы Дм.

При этом может иметь место потеря устойчивости заготовки: по высоте заготовки может возникать конусность, выпучивание, бочкообразование и т.д.

Рис. 1.6. Особенности геометрической формы кольцевых образцов после осадки с жидким наполнителем: а - наличие конусности; б - потеря устойчивости; в - бочкообразность В работе [87] предложен метод получения плоских кольцевых заготовок путем раздачи и обжима в штампах (Рис 1.7).

Предварительно отрезанную полую трубу одевают на матрицу и обжимают затем вынимают ее и переворачивают далее обжимают до получения конического полуфабриката, после чего формообразуют в плоское кольцо.

Данный способ характеризуется большим количеством переходов и низкой размерной точностью.

Рис. 1.7. Схема изготовления конического полуфабриката: а - операция обжим (1 - заготовка, 2 - пуансон, 3 - матрица); б - операция раздача (2 - пуансон, 3 - матрица) В работе [13] рассмотрен метод изготовления плоских колец, который позволяет получать кольца с большой шириной. Метод предполагает получение заготовки продолговатой формы с продолговатым отверстием и переформовку ее путем осадки с переворотом боковой поверхности на 90°. Заготовку получают вырубкой, придавая ей овальную форму (Рис. 1.8, а), а перед осадкой изгибают каждую большую сторону заготовки с образованием выступов, направленных в разные стороны от поперечной оси заготовки (Рис. 1.8, б). Затем производят выравнивание изогнутых сторон путем их поворота на 90° за счет осадки сперва двумя видами конических бойков 1, 2 (Рис. 1.8, в), а затем окончательно плоскими бойками 3, 4 (Рис. 1.8, г). При этом заготовка базируется на цилиндрическом стержне 5.

а) б) в) г)

Рис. 1.8. Способ изготовления плоских колец: а, б, в, г - этапы получения

плоского кольца

Применение данного метода позволяет увеличить коэффициент использования материала по сравнению с вырубкой и пробивкой кольцевых деталей.

К недостаткам данного метода можно отнести необходимость последующей обработки получаемых плоских колец, значительное количество операций, что увеличивает трудоемкость ее изготовления и количество требуемой наладки. Данный способ сложен в осуществлении и не гарантирует высокой точности получаемых деталей ввиду возможной потери устойчивости заготовки.

Известен метод получения плоских колец растяжением исходных овальных заготовок [27, 28], (Рис.1.9).

Рис. 1.9. Штамповка методом растяжения: 1 - прижим; 2 - пуансоны; 3 -упоры; 4 - плита опорная; 5 - овальная заготовка Штамповка методом растяжения состоит в том, что предварительно полученную плоскую полую овальную заготовку 5 растягивают пуансонами 2 и одновременно сжимают при соприкосновении с регулируемыми упорами 3, расположенными под углом к линии растяжения, с предварительно установленным прижимом 1. При этом выступы в растягивающих ползушках и толщину упоров делают с высотой, равной толщине заготовки. Это достигается тем, что полую овальную заготовку растягивают с силой р и одновременно сжимают при контакте с регулируемыми упорами, расположенными под углом а°.

Данный метод позволяет снизить расход металла до 50% по сравнению с вырубкой и пробивкой. К недостаткам метода растяжения можно отнести необходимость последующей обработки получаемых плоских колец вследствие низкой точности получаемых деталей и возможности гофрообразования при растяжении исходной заготовки.

Профессором Семеновым Е.И. был предложен метод сжатия исходной

овальной заготовки для получения деталей типа кольцо [82, 84-86] (Рис.1.10).

р

1

_н_/

--/ —

_I_

3

Рис. 1.10. Штамповка методом сжатия: 1,2 - пуансоны; 3 - овальная заготовка;

4 - кольцевая деталь

Штамповка методом сжатия заключается в том, что исходную овальную заготовку 3 с овальным отверстием помещают в полость штампа и далее сжимают пуансонами 1 и 3 с силой Р до достижения заготовки требуемой формы кольца.

Метод сжатия обеспечивает увеличение коэффициента использования материала до 1,5 и более раз по сравнению с известными способами получения плоских кольцевых деталей.

Обработкой резанием обычно получают детали типа кольцо [15, 29] в условиях единичного производства (Рис. 1.11.). В качестве заготовок используют трубу или прокат круглого сечения.

Рис. 1.11. Получение деталей типа кольцо резанием: 1 - заготовка;

2 - кольцевая деталь.

В целом метод позволяет получать детали с высокой точностью и низкой шероховатостью поверхностей из различных материалов при использовании универсального режущего инструмента. Основные недостатки - максимальный отход материала в стружку, низкая производительность, высокие энергозатраты, большое количество операций.

К комбинированным методам обработки можно отнести дорнование трубной заготовки с последующей отрезкой кольца [61] (Рис. 1.12).

з

Рис. 1.12. Дорнование с последующей отрезкой кольца: 1 - заготовка; 2 -кольцевой нож; 3 - упор; 4 - дорн; 5 - обработанная часть детали.

Этот метод является высокоэффективным при изготовлении деталей типа втулка, при обеспечении высокого коэффициента использования материала, однако его применение ограничено для деталей типа кольцо с небольшой толщиной 5=1.. .4 мм.

1.2. Теоретические и экспериментальные исследования процесса гибки на ребро

Исследования особенностей формоизменения, напряженного и деформированного состояния, а также энергосиловых параметров при гибке на ребро проводили: Хилл Р., Ренне И.П., Давыдов В.И., Малинин Н.Н., Мошнин Е.Н., Попов Е.А., Романовский В.П., Семёнов Е.И., Дёмин В.А., Жуков М.Б., Ростовцев Д.В. и другие исследователи.

При рассмотрении гибки узкой полосы (Рис. 1.13), следует выделить работы [24, 57, 62]. При этом напряженное состояние принимают - плоским, а деформированное - объемным [8, 38, 51, 75,78].

Рис. 1.13. Напряженно-деформированное состояния изгиба узкой полосы на

ребро [75]

В конечном положении заготовки прямоугольная форма поперечного сечения переходит в трапецевидную. Высота сечения в зоне пластической деформации уменьшается и деформируется во всех трех направлениях.

В работах [77, 104] рассмотрена заготовка, которая имеет значительную ширину по отношению к толщине при этом радиус нейтральной линии напряжений определяют по формуле:

Рн (1.1)

где Я - наружный радиус; г - внутренний радиус.

Напряженное состояние зоны пластической деформации при гибке на ребро характеризуется нормальными напряжениями ов в окружном направлении и нормальными напряжениями ор в радиальном направлении. При гибке узкой полосы осевые напряжения малы по сравнению с напряжениями текучести, поэтому ими можно пренебречь.

Для определения напряжений ов и ор необходимо рассмотреть уравнения равновесия и пластичности [51, 75]. Для плоского напряженного состояния узкой полосы дифференциальные уравнения равновесия имеют вид:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Поляков Артем Олегович, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Dadras P., Majless S. A. Plastic bending of work hardening materials. Trans. Asme. J. Engng Ind. 1982. V. 104, N 3. P. 224-230.

2. Hason G. «The elastic-plastic bending of curved bar by end couples in plane stress» Quart/Journ/Mesh/and Applied Math, Vol. XIII, Pt.3, 1960. P. 334-358.

3. PAM-STAMP 2G-2015.1 User's Guide. ESI Group. 2016. 1086 p.

4. Spencer A. J. M. A theory of the kinematics of ideal soils under plane strain conditions. J. Mesh. Phys. Solids. 1964. V. 12, N 5. P. 337-351.

5. V. Yu. Lavrinenko, A.O. Polyakov, T.A. Mirvelyan. Development of the stamp design for ring-shaped parts manufacturing by compression method// Materials Today: Proceedings, volume 19, part 5, 2019, Pages 2106-2108.

6. Verguts H., Sowerby R. The pure plastic bending of laminated sheet metals. Intern. J. Mesh. Sci. 1975. V. 17, N 1. P. 31-51.

7. Vladislav Lavrinenko, Anastasiya Polyakova, Artyom Polyakov. Analysis of the applicability of die pressing method for ring-shaped parts fabrication // MATEC Web of Conferences 224, 02074 (2018).

8. Аверкиев Ю. А., Аверкиев А. Ю. Технология холодной штамповки: Учебник для вузов по специальностям «Машины и технология обработки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

9. Автомазированное проектирование формоизменяющих операций листовой штамповки с использованием программ PRO/ENGINEER и PAM-STAMP: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Математическое моделирование и САПР процессов и машин обработки металлов давлением» / М-во образования и науки Российской федерации, Московский гос. индустриальный ун-т; [Сост.: Лавриненко В. Ю., Максименко А. Е., Тимофеев В. Н.]. Москва: Изд-во МГИУ, 2012. 58 с.

10. Алексеев Ю. Н. Вопросы пластического течения металлов. Харьков : Изд-во Харьк. ордена Трудового Красного Знамени гос. ун-та им. А. М. Горького, 1958. 188 с.

11. АО «Демиховский машиностроительный завод»: официальный сайт. Демихово. Обновляется в течение суток. URL: http://www.dmzavod.ru/ (дата обращения 05.10.2020). - Текст: электронный.

12. Арутюнян Г. А. Метод расчета и оптимизации энергопоглощающих композитных элементов несущих систем автомобиля: дисс. кандидата технических наук: Москва, 2018. 142 с.

13. Билибин К. И., Григорьев В. П. Холодная штамповка: учеб. Пособие по курсу «Технология электронных средств». М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 68 с.

14. Биргер И. А., Мавлютов Р. Р. Сопротивление материалов: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1986. 560 с.

15. Бруштейн Б. Е., Дементьев В. И. Токарное дело. Учебник для проф. техн. училищ. Изд. 6-е, переработ. и доп. М., «Высшая школа», 1967, 448 с.

16. Бугаев А. А. Технологическое обеспечение качества и производительности безотхотного процесса получения кольцевых деталей в машиностроении: диссертация кандидата технических наук: 05.03.05 / Бугаев Александр Анатольевич; [Белорусская государственная техническая академия]. Минск, 1992. 226 с.

17. Бужилов А. Л. Разработка методики проектирования технологических процессов листовой штамповки для получения деталей сложной формы раздачей трубных заготовок: дисс. кандидата технических наук: Москва, 2010. 145 с.

18. Виноградов Л. В. Раскатка колец с торцевым зубчатым профилем // В кн.: Изготовление заготовок и деталей пластическим деформированием. Л.: Политехника, 1991. С. 153-157.

19. Виноградов Л. В. Применение штамповки обкатыванием для получения кольцевых деталей с торцевым рельефом из пластичных материалов // Металлообработка. 2005. №1. С. 27-30.

20. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 1. М.: Машиностроение. 2006. 474 с.

21. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 2. М.: Машиностроение. 2006. 397 с.

22. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 3. М.: Машиностроение. 2006. 475 с.

23. Гун И. Г. Совершенствование технологической системы изготовления шаровых шарниров. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 360 с.

24. Давыдов В.И. Изделия из тонкостенных профилей, М., Машгиз, 1957.

25. Дель Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. 200 с.

26. Дёмин В. А., Матюшкин Д.М., Ростовцев Д.В., Семёнов Е.И. Экономичный процесс изготовления деталей типа шайба. Заготовительные производства в машиностроении. 2010. № 3. С. 25-27.

27. Демин В. А., Ростовцев Д. В., Семенов Е. И., Третьякова А. Е. Устройство для изготовления плоских колец. Патент №111785, Кл. В2Ш 11/00, Кл. В2№ 37/00, заяв. 11.07.2011, опубл. 27.12.2011.

28. Демин В. А., Ростовцев Д. В., Семенов Е. И., Третьякова А. Е. Устройство для изготовления плоских колец. Патент №120023, Кл. В2Ш 11/00, заяв. 13.03.2012, опубл. 10.09.2012.

29. Денежный П. М., Стискин Г. М., Тхор И. Е. Токарное дело. Высшая школа, М., 1972. 304 с.

30. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение. 1979. 567 с.

31. Дмитриев А. М., Коробова Н. В., Ступников В. П. Методы факторного планирования эксперимента в обработке давлением: Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 105 с.

32. Жуков М. Б. Исследование процессов изготовления деталей летательных аппаратов гибкой листовых и профильных заготовок с дополнительным нагружением: дисс. кандидата технических наук. М., 2003. 158 с.

33. Заявка на патент №2020138167. Штамп для изготовления плоских колец сжатием. Лавриненко В. Ю., Поляков А. О., Демин В. А., опубл. 20.11.2020 г.

34. Зеленов Г. А., Мигаль В. С., Молочников Н. Д., Кутин В. Н, Митрофанов А. В., Фадеев Е. В. Способ формообразования плоских кольцевых заготовок. Патент №2108186, Кл. B21D 53/16, заяв. 17.09.1996, опубл. 10.04.1998.

35. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 318 с.

36. Зубцов М. Е. Листовая штамповка: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Машины и технология обработки металлов давлением». 3-е ищд., перераб. и доп. Л.: «Машиностроение». Ленингр. отделение, 1980. 432 с.

37. Ивченко Г. И., Медведев Ю. И. Введение в математическую статистику. 2-е изд., испр. и доп. Москва: URSS, cop. 2017. 606 с.

38. Ковка и штамповка. Справочник: В 4 т. Т.4 Листовая штамповка / Под ред. А. Д. Матвеева; Ред. совет: Е. И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1985-1987. 544 с.

39. Кокорин В. Н. Технологические расчеты в процессах холодной листовой штамповки. Учебное пособие / В. Н. Кокорин, К.К. Мертенс, Ю. А. Титов, А. А. Григорьев. Ульяновск: УлГТУ, 2002. 36 с.

40. Колмагоров В. Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.

41. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А. Н. Леванов, В. Л. Колмогоров и др. М.: Металлургия, 1976, 416 с.

42. Корякин Н.А., Лебедев В.А. Штамповка обкатыванием. М.: ЦНИИ информации, 1987. 204 с.

43. Корякин Н.А., Сурков В.А. и др. Способ изготовления изделий. Патент RV №2040999, Кл.В^37/12, заявл. 29.06.92, опубл. 09.08.95. Бюл. №22.

44. Кроха В. А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. Москва: Машиностроение, 1968. 131 с.

45. Кузнецова Е. В. Математическое планирование эксперимента: Учебно-методическое пособие для студентов очного и заочного обучения специальностей «Технология обработки металлов давлением», «Динамика и прочность машин», «Компьютерная биомеханика». Пермь: Перм. гос. техн. унт, 2011. 35 с.

46. Лавриненко В. Ю. Программный комплекс РАМ^ТАМР для конечно-элементного моделирования и анализа формоизменяющих процессов листовой штамповки // Заготовительные производства в машиностроении. 2009. №6. С.15-19.

47. Лавриненко В. Ю. Разработка методики автоматизированного проектирования процессов высадки поковок типа стержня с шаровой головкой с направленным волокнистым строением: дисс. кандидата технических наук: Москва, 2004. 245 с.

48. Лавриненко В. Ю., Поляков А. О. Область рационального использования метода сжатия для получения кольцевых деталей // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 9 С. 397-400.

49. Лавриненко В. Ю., Поляков А. О., Мирвелян Т. А. Проектирование конструкции штампа для изготовления кольцевых деталей методом сжатия// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. № 4-1 (336). С. 105-109.

50. Ларин В. И. Способ изготовления плоских колец из листового металла. Авторское свидетельство СССР №1687343, Кл. В2Ю 53/16, заяв. 05.05.1989, опубл. 30.10.1991.

51. Листовая штамповка: Расчет технологических параметров: Справочник / В. И. Ершов, О. В. Попов, А. С. Чумадин и др. М.: Изд-во МАИ, 1999. 516 с.

52. Лысов М. И., Закиров И. М. Пластическое формообразование тонкостенных деталей авиатехники. М.: Машиностроение, 1983. 176 с.

53. Лямина Е. А. Пластический изгиб полосы при условии текучести, зависящем от среднего напряжения. Прикладная механика и техническая физика. 2006. Т. 47. №2 (276). С. 120-125.

54. Макушок Е. М. Исследование напряженно-деформированного состояния при ковке и горячей объемной штамповке: Дис. докт. техн. наук. Минск, 1967. 264 с.

55. Малинин Н. Н., Ширшов А. А. Исследование больших деформаций при пластическом изгибе полосы с учетом упрочнения. Изв. Вузов Машиностроение. 1965. №2. С. 165-172.

56. Малинин Н. Н., Ширшов А. А. Пластический изгиб листа при больших деформациях. Изв. Вузов Машиностроение. 1965. №8. С. 187-192.

57. Малинин Н. Н. Большие деформации при пластическом изгибе. «Известия АН СССР. Механика», 1965, №2. С. 120-123.

58. Малинин Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. Учебник для студентов вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1975, 400 с.

59. Малов А. Н. Технология холодной штамповки. Изд. «Машиностроение», 1969, 568 с.

60. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента: конспект лекций (отдельные главы из учебника для вузов). Н.А. Спирин, В.В. Лавров. Под общ. ред. Н.А. Спирина. Екатеренбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. 257 с.

61. Монченко В. П., Турок Л. С. Способ изготовления деталей типа колец из трубы. Авторское свидетельство СССР №610588, Кл. В2Ш 41/02, заяв. 17.01.1977, опубл. 15.06.1978.

62. Мошнин Е. Н. Гибка, обтяжка и правка на прессах. Москва, Машгиз, 1959. 360 с.

63. Новик Ф. С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М. София: Машиностроение Техника, 1980. 304 с.

64. Одиноков В. И. Численное исследование процесса деформации материалов бескоординатным методом. Владивосток: Дальнаука, 1995. 168 с.

65. Одиноков В. И. Численный метод решения дифференциальных уравнений пластического течения // Прикладная механика. 1973. Вып.9, № 12. С. 64-70.

66. ООО МЗ «ТОНАР»: официальный сайт. Губино. Обновляется в течение суток. - URL: https://www.tonar.info/ (дата обращения 05.10.2020). Текст: электронный.

67. ПАО «ОДК-Сатурн»: официальный сайт. Рыбинск. Обновляется в течение суток. URL: http://www.npo-saturn.ru/ (дата обращения 05.10.2020). Текст: электронный.

68. Петерсон Р. Коэффициенты концентрации напряжений. М.: Мир, 1977. 302 с.

69. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. К. Хартман, Э. Лецкий, В. Шеффер и др: Пер. с нем. М.: Мир, 1977. 552 с.

70. Пластичность и разрушение. Под ред. В. Л. Колмагорова. М., «Металлургия», 1977, 336 с.

71. Поляков А. О. Исследование напряженно-деформированного состояния деталей типа «кольцо» получаемых методом сжатия // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып.8. 2020. С. 26-31.

72. Поляков А. О., Лавриненко В. Ю. Инновационная технология изготовления кольцевых деталей методом сжатия // Сборник научных статей и докладов XIV Международного Конгресса «Кузнец-2019». Рязань, 2019. C. 6268.

73. Поляков А. О., Лавриненко В. Ю. Разработка методики проектирования технологических процессов изготовления деталей типа кольцо сжатием // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2020. № 4-2 (342). С. 61-68.

74. Поляков А. О., Лавриненко В. Ю. Ресурсосберегающая технология получения деталей типа кольцо методом сжатия // сб. науч. тр. III Всеросс. (с

международным участием) науч.-практ. конф., 21-23 октября 2020 г., Липецк. Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2020 . С. 62-67.

75. Попов Е. А. Основы теории листовой штамповки: учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.

76. Потапов К. Г., Комшин А. С., Сережкин М. А., Лавриненко В. Ю., Поляков А. О., Сырицкий А. Б. Программный комплекс многофакторного планирования и обработки информации измерительных датчиков. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2020610823 заяв. 30.12.2019, опубл. 20.01.2020.

77. Ренне И. П. Пластический изгиб листовой заготовки. Труды Тульск. мех. ин-та, вып. 4. Оборонгиз, 1950. С. 146-162.

78. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1979. 520 с.

79. Ростовцев Д.В. Моделирование получения детали типа кольцо способом растяжения. Известия Московского государственного индустриального университета. 2012. №2(26). С. 23-26.

80. Ростовцев Д. В., Дёмин В. А., Семёнов Е. И. Расчет размеров заготовки для получения кольца способом растяжения. Заготовительные производства в машиностроении. 2012. № 8. С. 17-19.

81. Сегал В. М. Технологические задачи теории пластичности. Минск: Наука и техника, 1977. 254 с.

82. Семенов Е. И., Лавриненко В. Ю., Айрапетян А. С., Демин М. В., Ястребов Е. И. Устройство для изготовления плоских колец. Патент №144991, Кл. В2Ш 11/00, Кл. В21Б 37/04 заяв. 13.05.2014, опубл. 10.09.2014.

83. Семенов Е. И. Исследование процессов штамповки и прессования: дисс. доктора технических наук. Москва, 1972. 498 с.

84. Семёнов Е. И., Айрапетян А. С., Дёмин М. В. Новый способ получения кольца методом сжатия. Заготовительные производства в машиностроении. 2014. № 10. С. 15-18.

85. Семенов Е. И., Айрапетян А. С., Дёмин М. В. Получение кольцевых заготовок методом сжатия. Известия Волгоградского государственного технического университета. 2014. № 21 (148). С. 88-89.

86. Семенов Е. И., Айрапетян А. С., Дёмин М. В. Штамповка колец методом одновременного сжатия двух и более заготовок. Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. № 8-1. С. 41-45.

87. Серафинович Л. П. Планирование эксперимента. Учебное пособие. Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2006. 128 с.

88. Смирнов-Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1968. 271 с.

89. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление материалов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, 1978. 368 с.

90. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. В. И. Ершов, В. И. Глазков, М. Ф. Каширин. М.: Машиностроение, 1990. 309 с.

91. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 258с.

92. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977. 423 с.

93. Схиртладзе А. Г. и др. Автоматизированное проектирование штампов: учеб. пособие; под ред. проф. В. В. Морозова; Владим. гос. ун-т. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. 284 с.

94. Тарасевич Ю. С. Конструирование штампов для холодной штамповки. Киев; Москва: МАШГИЗ, 1958. 191 с.

95. Тарновский И.Я. Вариационные методы механики пластических сред в теории обработки металлов давлением // Инженерные методы расчета технологических процессов обработки металлов давлением: Сб. научных работ. М.: Наука и техника, 1963. С. 45-72.

96. Теория ковки и штамповки: Учеб. пособие / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др.; Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова М.: Машиностроение, 1992. 720 с.

97. Теория обработки металлов давлением / И. Я. Тарновский, А. А. Поздеев, О. А. Гонаго и др. М.: Металлургиздат, 1963. 672 с.

98. Теория пластических деформаций металлов / Под ред. Е. П. Унксова, А. Г. Овчинникова М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

99. Титов Ю. А., Кокорин В. Н., Титов А. Ю. Специальные способы обработки металлов давлением (Раздел 2: основные технологии ОМД): учебное пособие. Ульяновск : УлГТУ, 2013. 78 с.

100. Томленов А. Д. Механика процессов обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1963. 235 с.

101. Томленов А. Д. Теория пластических деформаций металлов. М.: Металлургия, 1972. 408 с.

102. Унксов Е. П. Инженерные методы расчета усилий при обработке металлов давлением. М.: Машгиз, 1955. 280 с.

103. Х. Шенк. Теория инженерного эксперимента: Пер. с англ. М.: Мир, 1972. 381 с.

104. Хилл Р. Математическая теория пластичности. Пер. с англ. под ред. Э. И. Григолюка. М., Изд-во иностр. лит., 1956. 407 с.

105. Черных М. М., Самсонова М. А., Яйленко Ф. Г., Рудаков Б. П., Байкалов А. В., Жебрович В. С., Яковлев В. Ф. Способ изготовления стопорных колец. Патент №2028859, Кл. В2№ 37/04, заяв. 22.01.1991, опубл. 20.02.1995.

106. Чиченев Н. А., Кудрин А. Б., Полухин П. И. Методы исследования процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1977. 311 с.

107. Шайбы. Общие технические условия: ГОСТ 18132-82. Межгосударственный стандарт: дата введения 1984-01-01.

108. Шнейберг А. М., Михаленко Ф. П., Пудов А. С., Кошелев О. С. Раздача с осадкой кольцевых заготовок с использованием жидкого наполнителя // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2006. №3. С. 12-19.

131

ПРИЛОЖЕНИЕ

демихозскии

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ

ЗАВОД

д Демихово, г, Ореково-Зуево, Московская область, Россия, 142ЙЗ;

Тел-: +7 49Б416 64 01 +149S 41S ЕЕ 00; + 7 49641Ё 60 0В Email: ood@ dmi avod.ru www.drnzdvad.ru

'«УТВЕРЖДАЮ» ^олог AO «ДМЗ»

Першин A.B. 28.08,2020 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

о применении результатов диссертации Полякова Артема Олегович на тему: «Разработка методики проектирования технологических процессов листовой штамповки кольцевых деталей сжатием» на АО «Демиховский машиностроительный завод»

Результаты диссертационной работы Полякова А.О,, заключающиеся в новой методике проектирования технологических процессов листовой штамповки деталей типа кольцо из овальной заготовки сжатием, применение которой обеспечивает существенное повышение коэффициента использования металла и экономию материала (в 1,5 - 2 раза) при изготовлении кольцевых деталей требуемого качества, а также конструкции промышленных универсальных штампов, обеспечивающей получение детали типа кольцо сжатием, представляют несомненный интерес и планируются к применению в листоштамповочном производстве на АО «Демиховский машиностроительный завод».

Использование результатов работы Полякова А.О. позволит повысить снизить затраты на материал и е целом на производство при изготовлении кольцевых деталей из углеродистых сталей и цветных сплавов в условиях единичного и мелкосерийного производства на АО «Демиховский машиностроительный завод».

Основные результаты диссертации были доложены Поляковым А.О. и обсуждены на совещании службы главного технолога предприятия.

Начальник ОТПП

Система менеджмента предприятии

сертифицирована на соответствие требованиям

ГОСТ Р ИС0 9001:2015, 150 9001:2015.1S0/T5 22163:201? (IRIS)

АКТ

о возможном использовании результатов диссертационной работы

Полякова Артема Олегович на тему: «Разработка методики проектирования технологических процессов

листовой штамповки кольцевых деталей сжатием» (научный руководитель - д.т.н., проф. Лавриненко ВЛО.) на IIАО «ОДК - Сатурн»

В диссертационной работе Полякова А.О. предложена новая методика проектирования технологического процесса получения деталей типа кольцо из овальной заготовки сжатием, применение которой обеспечивает существенное повышение коэффициента использования металла (КИМ) и экономию материала (до 4 раз) при изготовлении кольцевых деталей требуемого качества, также разработана конструкция промышленного универсального штампа, обеспечивающей получение детали типа кольцо сжатием, разработан технологический процесс изготовления детали «Кольцо упорное».

Использование результатов работы Полякова Л.О. позволит повысить КИМ, снизить затраты на производство и целесообразно для применения при изготовлении кольцевых деталей из углеродистых сталей и цветных сплавов в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Работа была доложена Поляковым А.О. и обсуждена на совещании технической службы отдела с привлечением инженерно - технических служб листоштамповочпых цехов.

Главный кузнец

Расчет стоимости исходного сырья

Расчет стоимости исходного сырья производился между методами вырубки и пробивки колец, как при однорядном, так и при шахматном раскрое, вырубкой и пробивкой овальной заготовки с последующим сжатием, лазерной резкой овальной заготовки с последующим сжатием для разработанных ранее методик для АО «ДМЗ» и ПАО «ОДК-Сатурн».

Для расчета стоимости была принята следующая формула:

Ж = т • р

где т - масса материала, кг; р - стоимость материала, руб/кг.

Для детали кольцо упорное ПАО «ОДК-Сатурн» получился следующий раскрой. Данные представлены из презентации слайд 26.

111II11111 М 1111111 и

ГиГиГиГиГииии ||||1'|1М1|1и'|¥м'иТ|Тм1

в

Приложение - Рис.1. Раскрой заготовок: а - методов вырубки и пробивки

колец в шахматном раскрое, б - методов вырубки и пробивки колец при однорядном раскрое, в - вырубка и пробивка овальных заготовок с последующим сжатием, г - лазерная резка овальных заготовок с последующим сжатием

Стоимость листа из алюминиевого сплава АМг3 начинается от 260 руб/кг. В результате получили следующую стоимость исходного сырья для разных методов:

г

- метод вырубки и пробивки колец в шахматном раскрое ЖкоЛ1 = 1379 руб;

- метод вырубки и пробивки колец при однорядном раскрое Жтл2 = 1579 руб;

- вырубка и пробивка овальных заготовок с последующим сжатием Жов = 1105 руб.

лазерная резка овальных заготовок с последующим сжатием Жов = 1053 руб.

С применением метода лазерной резки овальных заготовок с последующим сжатием взамен метода вырубки и пробивки колец в шахматном раскрое уменьшение стоимости исходного сырья составило 1,31 раза. Для детали фланец АО «ДМЗ» получился следующий раскрой. Данные представлены из презентации слайд 25.

в

а

б

в

Приложение - Рис.2. Раскрой заготовок: а - методов вырубки и пробивки

колец в шахматном раскрое, б - методов вырубки и пробивки колец при однорядном раскрое, в - вырубка и пробивка овальных заготовок с последующим сжатием, г - лазерная резка овальных заготовок с последующим сжатием

Стоимость листа из меди М3 начинается от 430 руб/кг. В результате

получили следующую стоимость исходного сырья для разных методов:

г

- метод вырубки и пробивки колец в шахматном раскрое Жкол1 = 7348 руб;

- метод вырубки и пробивки колец при однорядном раскрое Жкол2 = 7807 руб;

вырубка и пробивка овальных заготовок с последующим сжатием Жов = 6007,5 руб.

- лазерная резка овальных заготовок с последующим сжатием Жов = 5740,5 руб.

С применением метода лазерной резки овальных заготовок с последующим сжатием взамен метода вырубки и пробивки колец в шахматном раскрое уменьшение стоимости исходного сырья составило 1,28 раза.

Следует отметить, что метод вырубки и пробивки колец при однорядном раскрое самый затратный при расчете стоимости исходного сырья.

15 16 % 7 19 4

1 Размеры для спрабок

^ 2 Перед сборкой смазать сопрягаемые поберхности поз, 3. 6 тонким

1 _ слоем смазки Атшл-21 ГОСТ 21150-87

% 3 Момент затяжки ВолтоЬ поз. 12 - 53.93-.68.6i Н"м. поз. 17 -

1 27.ii35.30Н'м.

Штамп сжатия б сборе Сборочный чертеж Лит Масса Масштай

Из* /Ьст №дакт Подл Дата 52 '12

Разрой. Поляков

Проб

Тмонтр- Лист | Листаб 1

Нконтр.

Ш

Копиробол_Формат А2

I I Формат\ 1 ¡5 Обозначение Наименование 1 Примечание

Цокиментаиия

(2 Сборочный чертеж

Летали

/ Цилиндрический хбостовик 1

й 2 Плита дерхняя 1

я 3 Упор 2

й Плита нижняя 1

лз Плита опорная 1

лз 6 Поддижный цпор 2

к) 7 Пцансон 2

1 § 1 ^ 1 сЗ 1 =1 1 А] 8 Крышка прижимная 1

й 9 Плита цстанобочная 1

М 10 Втцлка направляющая

м 11 Направляющая нижний плиты

ь 12 Винт крепления М12x50 8

к 13 Штифт 2

м % Винт МШ5

л 15 Штифт 2

16 Винт М%х50 8

м 17 Винт М8х25

13 18 Прцжина

й 19 Плита подбижных цпороб /

Изг /¡ист № доким. Подо. Дата

1 1 Разраб. Ьлякод Штамп от 6 [$оре Лит. Лист Листод

Проб. 1

Н.контр.

Ш

Копирайап_Формат А 4

I ■а? 1 Формат\ 1 1 Обозначение Наименодоние 1 Примечание

Документация

ю Сборочный чертеж

Летали

КЗ 7 Цилиндрический хвостобик 1

й 2 Плита дерхняя 1

и 3 Штифт 2

м Винт М%х50 1

А] Плита опорная 1

Ц] 6 Пружина 4

А] 7 Корпус дерхний 1

1 Пода и дата 1 Взам. инб. №\ Инб. № дибл. 1 Подо, и дата А] 8 Корпус нижний 1

И2 9 Втулка направляющая

М 10 Упор 2

/А 11 Винт МШ5

и 12 Упор подвижный 2

м 13 Пуансон 7

¡¡] % Плита подбижных упород 2

А.i 15 Плита нижняя 7

А) 16 Пружина доздрата 4

& 17 Направляющая нижней плиты 4

Изг Лист № докцм. Подо. Дата

% 1 Разраб. Ьлякоб ЫроШшшпк^ Лит. Лист Листоб

Проб. 1

Н.контр.

Чтб.

Копировал_Формат А 4