Совершенствование процесса редуцирования для изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Князев Сергей Николаевич

• Князев Сергей Николаевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Князев Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМИ МНОГОЗАХОДНЫМИ СПИРАЛЬНЫМИ РИФЛЕНИЯМИ

1.1 Конструктивно-технологический анализ детали типа «Корпус»

1.2 Существующие способы получения детали типа «Корпус» горячей штамповкой и литьем

1.3 Процесс редуцирования

1.4 Методы расчета напряженно-деформированного состояния процесса редуцирования трубной заготовки с оправкой

1.5 Современные программные комплексы для моделирования технологических процессов ОМД

1.6 Способы повышения износостойкости оснастки

1.6.1 Установка для нанесения покрытий марки Micropulse

1.6.2 Установки для нанесения покрытий марки INNOVA и INGENIA

1.7 Цель и задачи диссертационного исследования

1.8 Выводы

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕДУЦИРОВАНИЯ

2.1 Способ формирования многозаходных спиральных рифлений встречного направления на внутренней поверхности трубных заготовок

2.2 Напряженно-деформированное состояние при редуцировании трубной заготовки с внутренней оправкой

2.2.1 Первый этап. Локальное внедрение выступа оправки в заготовку

2.2.2 Второй этап. Зона утонения и калибровки заготовки

2.3 Выводы

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕДУЦИРОВАНИЯ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ С ВНУТРЕННЕЙ ОПРАВКОЙ

3.1 Моделирование процесса редуцирования в программном комплексе QForm

3.2 Масштабный эксперимент

3.3 Особенности внутренней оправки

3.4 Выводы

ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «КОРПУС» И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОСНАСТКИ

4.1 Методика проектирования ресурсосберегающего процесса изготовления деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями

4.1.1 Определение параметров исходной заготовки

4.1.2 Определение технологического усилия, гарантирующего получение многозаходных спиральных рифлений встречного направления на внутренней поверхности трубной заготовки

4.1.3 Выбор оборудования и проектирование оснастки

4.1.4 Повышение износостойкости оправки

4.2 Испытание образцов на относительную износостойкость на машине трения SRV-III

4.3 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ТИПА «КОРПУС» С ВНУТРЕННИМИ МНОГОЗАХОДНЫМИ СПИРАЛЬНЫМИ РИФЛЕНИЯМИ

ПРИЛОЖЕНИЕ В

КОПИЯ ПАТЕНТА НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса редуцирования для изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями»

ВВЕДЕНИЕ

В изделиях оборонной техники имеется широкая номенклатура глубоких, полых, тонкостенных осесимметричных деталей различного профиля. В зависимости от типа, назначения изделия и условий боевого применения габаритные размеры, отношение высоты к диаметру, толщина стенки детали изменяются в широких пределах. В данной работе в качестве объекта исследования был выбран корпус неуправляемой авиационной ракеты С-13 (НАР С-13), который представляет собой осесимметричную деталь с внутренними спиральными рифлениями. Такие корпуса относятся к особо ответственным деталям, подвергающимся большим нагрузкам, отвечающим технико-технологическим характеристикам, установленным заказчиком. Основным требованием является лимит минимального количества осколков, их должно быть не менее 432 штук. Осколки должны развивать такую скорость, при которой могли бы пробить броню бронетранспортера (12-14 мм) и масса осколка должна составлять 32 г. В связи с этим, к деталям типа «Корпус предъявляются жесткие технические требования по геометрии осколочных элементов и качеству поверхности.

В качестве предмета исследования, как наиболее целесообразный технологический процесс изготовления таких деталей, отвечающий требованиям ресурсосбережения, выбран процесс редуцирования, основанный на проталкивании трубной заготовки с внутренней оправкой через матрицу.

Ранее осколочно-фугасные корпуса НАР С-13 производились по литейной технологии и штамповкой из стального проката на гидравлических прессах, недостатками которых являлись высокая трудоемкость и высокий коэффициент брака. Эти недостатки в настоящее время приводят к неконкурентоспособной цене всего изделия. Кроме того, существовавшая технология и оборудование для производства аналогичных изделий меньшего диаметра не применима для

производства корпусов НАР С-13. Попытки ряда предприятий освоить технологию производства данных изделий были неудачными.

Учитывая уникальные характеристики НАР С-13 и высокий экспортный потенциал данных изделий, была поставлена задача в кратчайшие сроки освоить выпуск корпусов. В связи с этим становится актуальной задача совершенствование процесса редуцирования для разработки способа изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями.

Степень разработанности темы исследования. Основными источниками, раскрывающими теоретические основы описания напряженно-деформированного состояния, методики расчета технологического процесса редуцирования трубной заготовки являлись труды таких ученых, как Р. Хилл, У. Джонсон, П. Меллор, Э. Томсен, Ч. Янг, Ш. Кобаяши, М.В. Сторожев, Е.А. Попов, Е.М. Макушок, А.Д. Томленов, Е.П. Унксов, А.Г. Овчинников, Г.Я. Гун, В. Джонсон, Х. Кудо, Л.А. Шофман, И.Б. Покрас и др. Сведения о разработках способов изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями нашли свое отражение в патентных источниках и отражают лишь общие принципы построения, не затрагивая методы их научного обоснования. При этом следует отметить труды Н.А. Серегина, Н.А. Макаровца, Г.А. Денежкина, Б.А. Белобрагина, Б.А. Дмитриева, М.Е. Долганова, А.А. Капчиц, М.И. Астахова, В.Е. Ерохина, С.Е. Минаева и др.

Однако существующие наработки в области производства осколочно-фугасных корпусов, имеют ряд недостатков в случае их применения при производстве корпусов НАР С-13. Основные недостатки связанны с избыточной металлоемкостью, сложностью конструкции, ограничении технических возможностей, заключающихся в обработке только коротких деталей, не хватке рабочего хода действующего оборудования (например, гидравлического пресса), высокой трудоемкости изготовления в серийном производстве протяженной оправки с многозаходными спиральными выступами и необходимости повышения ее износостойкости. Учитывая изложенное, представляет научный и

практический интерес совершенствование процесса редуцирования для изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями. Реализация данной работы позволяет получить конкурентоспособную продукцию, отвечающую технико-технологическим характеристикам, определяемым заказчиком, а также значительно расширить возможности применения процесса редуцирования для производства осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями.

На основании изложенного тема диссертационной работы, посвященная совершенствованию процесса редуцирования для изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями, представляется актуальной, имеющей большое значение для науки и практики.

Целью диссертационного исследования является совершенствование процесса редуцирования для создания ресурсосберегающей технологии изготовления осесимметричных деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями, позволяющего получить изделия, имеющие высококачественный осколочный спектр.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать математическую модель, описывающую напряженно-деформированное состояние при технологическом процессе редуцирования трубной заготовки с внутренней оправкой и позволяющую производить расчет технологического усилия процесса редуцирования трубной заготовки, гарантирующего заполнение профиля оправки;

- разработать методику проектирования ресурсосберегающего технологического процесса изготовления деталей типа «Корпус» с многозаходными спиральными рифлениями;

- провести аналитическое исследование нового технологического процесса редуцирования деталей типа «Корпус»;

- провести компьютерное моделирование процесса редуцирования с использованием современного программного комплекса QForm 7;

- провести экспериментальную проверку результатов теоретического анализа в процессе апробации техпроцесса;

- провести трибологические испытания РУБ-покрытия, как способа повышения износостойкости оправки.

Научной новизной обладают следующие результаты диссертационной работы:

1. Разработана математическая модель, описывающая напряженно-деформированное состояние при технологическом процессе редуцирования трубной заготовки с внутренней оправкой и позволяющая производить расчет технологического усилия редуцирования трубной заготовки, гарантирующего заполнение профиля оправки.

2. Разработана методика проектирования ресурсосберегающего технологического процесса изготовления деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями, новизна которого подтверждена патентом на полезную модель (Устройство изготовления деталей с внутренними спиральными рифлями: свидетельство № 113189 Рос. Федерация. №2011115772; заявл. 20.04.2011; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 11. 4

с.)

Теоретическая значимость работы заключается в возможности применения математической модели, описывающей напряженно-деформированное состояние при технологическом процессе редуцирования трубной заготовки с внутренней оправкой и позволяющей производить расчет технологического усилия редуцирования трубной заготовки, гарантирующего заполнение профиля оправки, при разработке ресурсосберегающих технологических процессов изготовления деталей типа «Корпус» с многозаходными спиральными рифлениями.

Практическая значимость работы заключается в разработке ресурсосберегающего технологического процесса изготовления деталей типа «Корпус» с многозаходными спиральными рифлениями, новизна которого подтверждена патентом на полезную модель (Устройство изготовления деталей с внутренними спиральными рифлями: свидетельство № 113189 Рос. Федерация. №2011115772; заявл. 20.04.2011; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 11. 4 с.),

позволяющего получать конкурентоспособную продукцию, отвечающую технико-технологическим характеристикам, определяемым заказчиком.

Ресурсосберегающий технологический процесс, основанный на редуцировании трубной заготовки, позволяет уйти от технологий, по которым изготавливались данные изделия. Детали, полученные путем редуцирования, имеют высококачественный осколочный спектр («осколочную рубашку»), что полностью отвечает требованиям, предъявляемым к данному виду изделий.

На базе тесного научно-технического сотрудничества заключен ряд договоров ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» с ОАО «Ижевский механический завод» («Концерн Калашников») на поставку изделий «Корпус». Производство нового вида изделия подтвердило статус Удмуртской Республики как одного из ведущих научно-технологических центров в Российской Федерации. Экспериментальные исследования технологий штамповки проводились в ТехноПАРКе «ИжРОБО» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова».

В работе применялись различные методы исследований. Теоретические исследования включали энергетический метод для оценки силовых режимов штамповки и корреляционный анализ для оценки точности параметров изделий. Также в работе применялись методы конечных элементов в программном комплексе QForm 7, измерения давлений металла на оснастку и измерения геометрических размеров.

На защиту выносятся:

1. Аналитическое исследование по определению условий, необходимых для заполнения профиля внутренней оправки с выступами.

2. Математическая модель, описывающая напряженно-деформированное состояние при технологическом процессе редуцирования трубной заготовки с внутренней оправкой и позволяющая производить расчет технологического усилия процесса редуцирования, гарантирующего заполнение профиля оправки.

3. Результаты компьютерного моделирования технологического процесса редуцирования трубной заготовки в программной среде Qform 7.

4. Результаты экспериментальных исследований и их сравнительный анализ с результатами, полученными в ходе компьютерного и математического моделирования.

5. Результаты трибологических испытаний PVD-покрытия, как способа повышения износостойкости оправки.

Достоверность результатов работы подтверждается выбранными классическими положениями теории пластичности и статистического анализа, а также экспериментом и возможностью практического использования результатов работы.

Апробация результатов работы проводилась на научных заседаниях кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением и сварочное производство» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» (2012-2015гг.); международной конференции кафедры «Английский язык» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» (27.04.2011-03.05.2011 г.); второй всероссийской научно-технической конференции аспирантов, магистрантов и молодых ученых с международным участием «Молодые ученые - ускорению НТП в 21 веке» (02.2013г.); международной конференции кафедры «Английский язык» ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» (27.04.2013-03.05.2013 г.); заседании кафедры «Обработки металлов давлением» ФГБОУ ВПО «СГАУ имени академика С.П. Королева (Национальный исследовательский университет» (02.2015г.); IV Международной научно-технической конференции «Металлофизика. Механика материалов и процессов деформирования.» («Металлдеформ-2015») ФГБОУ ВПО «СГАУ имени академика С.П. Королева (Национальный исследовательский университет» (14.09.2015-17.09.2015 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 8 научных работах, в том числе, 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования основных научных результатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, получено свидетельство на полезную модель

РФ и грант имени В.П. Остроумова 2013 года для аспирантов и молодых ученых «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова».

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения; 4 глав; заключения; списка литературы из 95 наименований отечественных и зарубежных авторов; и 4 приложений. Объем работы 122 страницы машинописного текста, включая 54 рисунка и 8 таблиц.

Диссертационная работа выполнена в отделе аспирантуры и докторантуры ФГБОУ ВПО «Ижевского государственного технического университета имени М.Т. Калашникова» благодаря непосредственному участию и поддержке директора института «Современные технологии автомобилестроения, машиностроения и металлургии», заведующего кафедрой «Машины и технология обработки металла давлением и сварочное производство» доктора технических наук, профессора Михайлова Юрия Олеговича. Благодаря тесному научно-техническому сотрудничеству ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова» с ОАО «Ижевский механический завод» («Концерн Калашников»), ОАО «Воткинский завод» и ФГБУН «Институт механики Уральского отделения РАН» был выполнен ряд экспериментов и заключен ряд договоров на поставку корпусов НАР С-13.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМИ МНОГОЗАХОДНЫМИ СПИРАЛЬНЫМИ

РИФЛЕНИЯМИ

Технологические процессы штамповки могут быть рациональными лишь при условии создания технологической конструкции или формы детали, допускающей наиболее простое и экономичное изготовление. Поэтому технологичность холодноштамповочных деталей является важной предпосылкой прогрессивности методов и экономичности производства. В данной главе изложен аналитический обзор литературы по производству осесимметричных деталей с внутренними многозаходными спиральными рифлениями и выполнен анализ технологичности детали типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями. Проанализированы применяемые ранее способы изготовления деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями - литьем и горячей объемной штамповкой - выполнен анализ технологических преимуществ и недостатков. Проведено патентно-информационное исследование с целью разработки нового ресурсосберегающего технологического процесса получения деталей типа «Корпус», на основе которого был выбран процесс редуцирования, основанный на проталкивании трубной заготовки с внутренней оправкой через матрицу.

1.1 Конструктивно-технологический анализ детали типа «Корпус»

Под технологичностью следует понимать такую совокупность свойств и конструктивных элементов, которые обеспечивают наиболее простое и экономичное изготовление деталей (в условиях данной серийности производства) при соблюдении технических и эксплуатационных требований к ним.

Эксплуатационно-технические требования к штампованным деталям следующие:

- полное соответствие конструкции назначению и условиям эксплуатации детали;

- обеспечение требуемой прочности и жесткости при минимальном расходе металла;

- обеспечение необходимой точности и взаимозаменяемости;

- соответствие специальным физическим, химическим или техническим условиям.

Основными показателями технологичности штампованных деталей являются:

- наименьший расход металла;

- наименьшее количество и низкая трудоемкость операций;

- отсутствие последующей механической обработки;

- наименьшее количество требуемого оборудования и производственных площадей;

- наименьшее количество оснастки при сокращении затрат сроков производства;

- увеличение производительности отдельных операций и цеха в целом.

В данной работе в качестве объекта исследования был выбран корпус неуправляемой авиационной ракеты С-13 (НАР С-13). На рисунке 1.1 представлен общий вид и тактико-технические характеристики НАР С-13.

Рассматриваемое нами изделие относится к боеприпасам, а более конкретно к неуправляемым реактивным снарядам осколочного действия (рисунок 1.1), корпус боевой части которых имеет внутри ослабляющую насечку («осколочную рубашку») для равномерного дробления на осколки, выполненную в виде пересекающихся рифлений (рисунок 1.2). Корпус включает цилиндрическую оболочку, на внутренней поверхности которой нанесена сетка многозаходных спиральных рифлений, образующих полуготовые осколки.

Рисунок 1.1 - Общий вид и тактико-технические характеристики НАР С-13

«Осколочная рубашка», сформированная на внутренней поверхности цилиндрической оболочки корпуса снаряда, обеспечивает требуемое его дробление по ослабленным спиральными рифлениями сечениям, где за счет детонации взрывчатого вещества создаются газовые клинья разрушения. Заказчиком лимитировано минимальное количество таких осколков, их должно быть не менее 432 штук. Они должны развивать такую скорость, при которой могли бы пробить броню бронетранспортера (12-14 мм) и масса осколка должна составлять 32 г.

В связи с этим, к деталям типа «Корпус предъявляются жесткие технические требования по геометрии осколочных элементов и качеству поверхности.

Существующая технология изготовления таких деталей базировалась на сочетании формообразующих операций, промежуточных химико-термических операций, операций нанесения и удаления покрытий, смазки, а также операций механической обработки и слесарной доводки [1].

Рисунок 1.2 - Эскиз детали типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями (материал изделия: сталь 20 ГОСТ 1050-2013)

1.2 Существующие способы получения детали типа «Корпус» горячей

Детали типа «Корпус» (рисунок 1.2), изготавливаются в серийном и массовом производстве из стального проката горячей штамповкой на гидравлических прессах, с коэффициентом использования материала (КИМ) 0,6. При механической обработке таких корпусов 40% металла переводится в стружку, а эффективность изделий с такими корпусами низка из-за образования саблевидных осколков, зависящих от анизотропии свойств деформированного металла. На основе нового способа литья ЛВКД (литьё выжиманием жидкотвёрдого расплава в литейную форму с кристаллизацией под давлением) разработана технология литья стальных корпусов [2]. В таблице 1.1 приведены сравнительные данные горячештампованных корпусов и полученных способом ЛВКД.

т.зо-

мо...зо

Ш.5-Т55.5'

штамповкой и литьем

Таблица 1.1 - Экономические характеристики ТП

Способ Вес КИМ Расход Стоимость Стоимость

изготовления готового материала металла на 1 кг материала на

корпуса корпуса, 1 корпус материала, 1 корпус, тыс.

кг тыс. руб. руб.

ЛВКД 20 0,95 21 3,7 77,7

Горячая 20 0,6 33,3 22 732,6

штамповка

Стоимость материала для изготовления стальных литых корпусов весом в 20 кг ниже на 654,5 руб. (т.е. в 9,4 раза, в ценах 2007 года), а трудоёмкость механической обработки снижается более чем в 5 раз, по сравнению с горячештампованными. Отход металла в стружку при литом варианте составляет 1 кг, а при горячештампованном - 13,3 кг. Эффективность изделий с литым корпусом в несколько раз превосходит эффективность изделий с горячештампованными корпусами. На рисунке 1.3 приведено фото корпусов, полученных способом ЛВКД в постоянных формах, цифрой 1 обозначен корпус, изготовление которого было освоено в серийном производстве.

Рисунок 1.3 - Стальные корпуса полученные способом ЛВКД

На рисунке 1.4 приведена схема автоматической линии 54Л [3], внедренная на заводе. На рисунке 1.5 - устройство ЛВКД - в составе линии.

Рисунок 1.4 - Автоматическая линия 54Л (1 - залитая форма, 2 - извлечение отливки из формы, 3 - охлаждение, окраска рабочей поверхности формы, 4 - установка в форму стержня, 5 - толкатель, 6 - механизм перемещения формы, 7 - толкатель, 8 - готовность камеры к заливке, 9 - позиция приема отработанной камеры, 10 - выбивка облицовки и

пресс-остатка, 11 - установка ЛВКД)

Для формирования внутренней полости стальных корпусов, с образованием канавок на внутренней поверхности использовались стержни из алюминиевого сплава Al-Fe-Si. Стержни получали совмещенным способом литья под низким давлением и намораживанием. Готовые стержни, перед использованием, покрывают теплозащитной краской на основе 5/02толщиной слоя 200 мкм. Затем стержни, предварительно нагретые до 2000°С, устанавливаются в постоянную литейную форму, в которой получается стальной корпус изделия (рисунок 1.3). Вес отливки корпуса 20 кг, вес пресс-остатка 5 кг, выход годного 80%. Каждый

готовый корпус (КИМ 0,95) подвергался испытаниям гидравлическим давлением в 35 МПа на прочность и пневматическим давлением 0,2 МПа на герметичность [2].

Рисунок 1.5 - Установка литья стальных корпусов (1 - станина, 2 - подвижный стол, 3 - силовой гидроцилиндр, 4 - камера выжимания, 5 - расплав стали, 6 - промежуточная плита, 7 - литниковый ход,

8 - верхняя плита, 9 - постоянная литьевая форма, 10 - алюминиевый выплавляемый стержень, 11 - гидрозахваты, 12 - механизм горизонтального поворота, 13 - привод, 14 - поворотная стойка, 15 - привод поворотной стойки)

Использование процесса литья для изготовления деталей типа «Корпус» с внутренними спиральными рифлениями позволяет получить высокий КИМ - 0,95, в отличие от процесса горячей штамповки - 0,6, а также позволяет практически полностью уйти от последующей механической обработки заготовок. Однако, анизотропия свойств металла, полученная как при литье, так и при горячей штамповке приводит к образованию саблевидных осколков, снижающих эффективность и конкурентоспособность заготовок. На сегодняшний день технологии, по которым изготавливались данные изделия, утрачены.

Стоимость оборудования и оснастки, которые необходимы для восстановления производства, крайне велика. Дороговизна оборудования приведет к увеличению стоимости заготовок, что в свою очередь повлечет за собой снижение их конкурентоспособности.

Недостатки существующих способов изготовления деталей типа «Корпус» приводят к необходимости поиска и разработки новых технологических решений, как с целью ресурсосбережения, так и для повышения качества получаемых изделий.

1.3 Процесс редуцирования

Во время поиска технологических решений с целью разработки ресурсосберегающего технологического процесса получения деталей типа «Корпус» было проведено патентно-информационное исследование.

Задачей патентно-информационного исследования является сбор данных для выбора оптимальной технологии процесса образования рифлений в осесимметричных заготовках и выбора оптимальной геометрии формообразующего инструмента. Глубина поиска по источникам описания авторских свидетельств, патентов и научно-технической информации принята 10 лет, и обусловлена появлением публикаций о наиболее прогрессивных тенденциях развития технологии изготовления данного вида изделий. Поиск производился по имеющимся патентам Российской Федерации.

Патенты, отобранные для последующего анализа при проектировании технологии и геометрии инструмента для образования рифлений в осесимметричных деталях, приведены в приложении А. Аналогичные прототипы рассмотрим более подробно.

Известен способ по патенту: Способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса №2171445 Рос. Федерация №2000126563/02; заявл. 23.10.2000; опубл. 27.07.2001, Бюл. №21. 6 с. В способе описано устройство, содержащее пуансон с

формообразующими выступами имеющий длину, равную длине трубной заготовки обрабатываемой оболочки, инструментальная оправка совместно с обрабатываемой трубной заготовкой через калибрующую матрицу продавливаются с торца автономным пуансоном. Устройство используется при изготовлении многозаходных спиральных канавок в изделиях, имеющих длину не более чем три диаметра (из условия 1 = ж • d • cos а, где а - угол наклона формообразующих спиральных выступов пуансона к продольной оси, который оптимизирован 30°) [4-6].

Недостатком известного устройства по способу является сложность конструкции, а также ограниченные технические возможности, заключающиеся в обработке только коротких деталей. При увеличении длины обрабатываемой трубной заготовки резко повышаются усилия ее снятия с пуансона (распрессовка), в результате чего происходит динамический износ формообразующих выступов инструмента. Пуансон заклинивает в обрабатываемой оболочке, в результате чего он разрушается при извлечении как более твердый элемент пары согласно закономерностям триботехники. Кроме того, для изготовления протяженных оболочек, рифленых изнутри, не хватает рабочего хода действующего оборудования (например, гидравлического пресса), а также изготовление в серийном производстве протяженных спиральных пуансонов трудоемко.

Также известен способ по патенту: Способ формирования многозаходных спиральных рифлей №2316403 Рос. Федерация №2006106113/02; заявл. 22.06.2006; опубл. 10.02.2008, Бюл. №11. 5 с. В способе описано устройство, которое используется для изготовления оболочки боеприпаса с полуготовыми осколками в форме сетки ромбических выступов на внутренней поверхности трубчатой заготовки с дном, образованных пересечением многозаходных спиральных рифлей (рифлений) встречного направления (под углом 60° к продольной оси изделия). Рабочая часть пуансона, смонтированного с возможностью принудительного вращения, имеет формообразующий профиль в

виде многозаходных спиральных выступов, соответствующих глубине рифлей готового изделия, причем угол подъема винтовой линии выбран 30°. В корпусе штамповой оснастки соосно смонтированы неподвижные калибровочная матрица и кольцевой съемник [7].

Недостатком такой конструкции является сложность монтажа пуансона с возможностью принудительного вращения, а также большая металлоемкость конструкции съемника.

1.4 Методы расчета напряженно-деформированного состояния процесса редуцирования трубной заготовки с оправкой

Основными источниками, раскрывающими теоретические основы описания напряженно-деформированного состояния, методики расчета технологического процесса редуцирования трубной заготовки с оправкой, явились работы Р. Хилла [8], У. Джонсона и П. Меллора [9], Э. Томсена, Ч. Янга и Ш. Кобаяши [10], М.В. Сторожева и Е.А. Попова [11], Е.М. Макушка, А.С. [12, 13], А.Д. Томленова [14], Е.П. Унксова и А.Г. Овчинникова [15], Г.Я. Гуна [16], В. Джонсона и Х. Кудо [17], Л.А. Шофмана [18-20], И.Б. Покраса [21, 22] и др.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Князев Сергей Николаевич, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Якимович, Б.А. Разработка прогрессивных технологий и освоение изготовления корпусов ракетной техники [Текст] / Б.А. Якимович, Ю.О. Михайлов, Д.Г. Дресвянников, В.А. Майер // Оборонный комплекс-научно-техническому прогрессу России. - 2012. - №4. - С. 45-49.

2. Караник, Ю.А. Способ получения отливок со свойствами на уровне поковок и проката [Текст] / Ю.А. Караник // Литейное производство. - №10. - 2006. - С. 25-28.

3. Пат. 52581 Российская Федерация, МПК B22D27/08. Устройство для получения отливок [Текст] / Караник Ю.А., Рахилькин В.Ш., Конюхов Ю.Г.; заявитель и патентообладатель Караник Ю.А. - №2005131480/22; заявл. 10.10.2005; опубл. 10.04.2006, Бюл. № 10. - 1 с.: ил.

4. Пат. 2171445 Российская Федерация, МПК F42B12/24, B21K21/06, B21C37/20. Способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса [Текст] / Анпилогов О.А., Казаков И.В., Кузнецов В.П., Макаровец Н.А., Манчук Б.В., Серегин Н.А.; заявитель и патентообладатель Серегин Н.А. - №2000126563/02; заявл. 23.10.2000; опубл. 27.07.2001, Бюл. №21. - 6 с.: ил.

5. Пат. 2080550 Российская Федерация, МПК F42B12/24. Корпус осколочного боеприпаса [Текст] / Очин В.Ф., Байда В.Л.; заявитель и патентообладатель Филиал Государственного научно-производственного предприятия «Прибор». -№95109690/02; заявл. 09.06.1995; опубл. 27.05.1997, Бюл. №15. - 2 с.: ил.

6. Пат. 2080549 Российская Федерация, МПК F42B12/24. Корпус осколочного боеприпаса [Текст] / Очин В.Ф., Байда В.Л., Дерюгин Л.М., Сахаров С.Л.; заявитель и патентообладатель Филиал Государственного научно-производственного предприятия «Прибор». - №95108088/02; заявл. 18.05.1995; опубл. 27.05.1997, Бюл. №15. - 3 с.: ил.

7. Пат. 2316403 Российская Федерация, МПК B21C37/20, B21J5/12, B21K21/06. Способ формирования многозаходных спиральных рифлей [Текст] / Анпилогов О.А., Казаков И.В., Кузнецов В.П., Серегин Н.А.; заявитель и

патентообладатель Казаков И.В. - №2006106113/02; заявл. 22.06.2006; опубл. 10.02.2008, Бюл. №11. - 5 с.: ил.

8. Хилл, Р. Математическая теория пластичности [Текст] / Р. Хилл. - М.: Государственное издательство технической литературы. 1956. - 408 с.

9. Джонсон, У. Теория пластичности для инженеров [Текст] / У. Джонсон, П. Меллор. - М.: Машиностроение, 1968. - С. 441-445.

10. Томсэн, Э. Механика пластических деформаций при обработке металлов [Текст] / Э. Томсэн, Ч. Янг, Ш. Кобаяши. - М.: Машиностроение, 1968. - 216 с.

11. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением [Текст] / М.В. Сторожев, Е.А. Попов. - М.: Машиностроение, 1971. - С. 220-223.

12. Макушок, Е.М. Теоретические основы ковки и горячей штамповки [Текст] / Е.М. Макушок, А.С. Матусевич, В.П. Северденко, В.М. Сегал. - Минск: Наука и техника, 1968. - 272с.

13. Макушок, Е.М. Механика трения [Текст] / Е.М. Макушок. - Минск: Наука и техника, 1974. - 256 с.

14. Томленов, А.Д. Механика процессов обработки металлов давлением [Текст] / А.Д. Томленов. - М.: Машгиз, 1963. - 236 с.

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

16. Гун, Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением [Текст] / Г.Я. Гун. - М.: Металлургия, 1980. - 456 с.

17. Джонсон, В. Механика процесса вдавливания металла [Текст] / В. Джонсон, Х. Кудо. - М.: Металлургия, 1965. - 165 с.

18. Шофман, Л.А. Основы расчета процессов штамповки и прессования [Текст] / Л.А. Шофман. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1961. - С. 194-195.

19. Шофман, Л.А. Элементы теории холодной штамповки [Текст] / Л.А. Шофман. -М.: Оборонгиз, 1952. - 335 с.

20. Шофман, Л.А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки [Текст] / Л.А. Шофман. - М.: Машиностроение, 1964. - 375 с.

21. Покрас, И.Б. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением: учебное пособие [Текст] / И.Б. Покрас. - Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2002. - 168 с.

22. Покрас, И.Б. Анализ контактного взаимодействия инструмента с заготовкой в процессах обработки металлов давлением [Текст] / И.Б. Покрас // Кузнечно-штамповочное производство. - 1978. - №4. - С. 6-9.

23. Губкин, С.И. Пластическая деформация металлов [Текст] / С.И. Губкин. - М.: Металлургия, 1961. - т. 3. - 306 с.

24. Губкин, С.И. Теория обработки металлов давлением [Текст] / С.И. Губкин. -М.: Металлургия, 1947. - 532 с.

25. Губкин, С.И. Распределение контактных напряжений при свободном осаживании металла [Текст] / С.И. Губкин, Н.И. Мицкевич. - В сб.: Сборник научных трудов ФТИ АН БССР. - Минск, 1935. - 534 с.

26. Губкин, С.И. Основы теории обработки металлов давлением [Текст] / С.И. Губкин, Б.П. Звороно, В.Ф. Катков, И.А. Норицын и др. / Под ред. М.В. Сторожева. - М.: Машгиз, 1959. - 540 с.

27. Губкин, С.И. Деформируемость металлов [Текст] / С.И. Губкин. - М.: Металлургиздат, 1953. - 542 с.

28. Thomsen, E.G. Comparison of Slip - Line Solutions with Experiment [Text] / E.G. Thomsen. - Изд-во иностр. лит., 1956.

29. Thomsen, E.G. Plane Strain and Axially Symmetric Velocities and Pressures in Extrusions [Text] / E.G. Thomsen. - Изд-во иностр. лит., 1957.

30. Kobayashi S. Aproximate Solutions to a Problem of Press Forging [Text] / S. Kobayashi, E.G. Thomsen. - Изд-во иностр. лит., 1959.

31. Thomsen, E.G. A New Method for the Construction of Hencky - Prandtl Nets [Text] / E.G. Thomsen. - Изд-во иностр. лит., 1957.

32. Johnson, W. Over Estimates of Load for Some Two - Dimensional Forging Operations [Text] / W. Johnson. - Изд-во иностр. лит., 1958.

33. Johnson, W. Estimation of Upper-Bound Loads for Extrusion and Coining Operations [Text] / W. Johnson. - Изд-во иностр. лит., 1959.

34. Kudo, H. Study on Forging and Extrusion Processes, Part I, Analysis on Plane Strain Problems [Text] / H. Kudo. - Изд-во иностр. лит., 1958.

35. Ford, H. the Theory of plasticity in Relation to its Engineering Applications [Text] / H. Ford. - Изд-во иностр. лит., 1954.

36. Prager, W. A Geometrical Discussion of the Slip-Line Field in Plane Plastic Flow [Text] / W. Prager. - Изд-во иностр. лит., 1953.

37. Grunzweig, J. Calculations and Measurements on Wedge-indentation [Text] / J. Grunzweig, I.M. Longman, N.J. Petch. - Изд-во иностр. лит., 1954.

38. Прагер, В. Теория идеально пластических тел [Текст] / В. Прагер, Ф.Г. Ходж. -Изд-во иностр. лит., 1956.

39. Sauer, R Uber die Gleitkurvennetze der ebenen plastischen Spannungsverteiling bei beliebiegen Fliesgesetz [Text] / R. Sauer. - ZAMM, 1949. - 29 c.

40. Полухин, П.И. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов [Текст] / П.И. Полухин, Г.Я. Гун, А.М. Галкин. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

41. Лахтин, Ю.М. Материаловедение [Текст] / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. - М.: Машиностроение, 1980. - 493 с.

42. Гуляев, А.П. Металловедение [Текст] / А.П. Гуляев. - М.: Металлургия, 1986. -544 с.

43. Третьяков, А.В. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением [Текст] / А.В. Третьяков, В.И. Зюзин. - М.: Металлургия, 1973. - 224 с.

44. Тарновский, И.Я. Контактные напряжения при пластической деформации [Текст] / И.Я. Тарновский, А.Н. Леванов, М.И. Поксеваткин. - М.: Металлургия, 1966. - 280 с.

45. Покрас, И.Б. Трение и смазка в процессах обработки металлов давлением [Текст] / И.Б. Покрас, Г.А. Чикуров, Э.Р. Ахмедзянов. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2013. - 172 с.

46. Леванов, А.Н. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением [Текст] / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров, С.П. Буркин, Б.Р. Картак и др. - М.: Металлургия, 1976. - 416 с.

47. Каргин Б. В. Моделирование процесса волочения круглых изделий с противонатяжением [Текст] / Б.В. Каргин, В.Р. Каргин. - Металлург №10. -Москва: Металлург. - 2014. - С. 66-70.

48. Каргин, Б. В. Специальные виды волочения труб [Текст] / Б.В. Каргин, В.Р. Каргин. - Самара: МИР. - 2013. - 174 с.

49. Каргин, В.Р. Компьютерное моделирование безоправочного волочения тонкостенных труб [Текст] / В.Р. Каргин, Б.В. Каргин, Я.А. Ерисов // Вестник СГАУ. Машиностроение и энергетика. - 2010. - №2.

50. Первухин, А. Е. Моделирование процесса прессования труб из алюминиевых сплавов / А. Е. Первухин, Д. Н. Бабайлова // XIV Международная научно-техническая Уральская школа-семинар металловедов — молодых ученых. Екатеринбург, 11-15 ноября 2013. - Екатеринбург, 2013. - С.181-182.

51. Логинов, Ю.Н. Метод конечных элементов в описании напряженно деформированного состояния процесса прессования [Текст] / Ю.Н. Логинов,

B.В. Котов. - Екатеринбург: УрФУ, 2010. - 320 с.

52. Первухин, А.Е. Моделирование прямого прессования в программе инженерного анализа QFORM [Текст] / А.Е. Первухин, Н.А. Бабайлов // Современная наука: актуальные проблемы и пути их решения. - 2013. - №3. -

C.29-32.

53. Первухин, А.Е. Теоретические и прикладные вопросы науки и образования [Текст] / А.Е. Первухин, Н.А. Бабайлов. - Сборник научных трудов. Часть 5. -Тамбов, Изд-во ТРОО «Бизнес-наука-общество», 2013. - С. 93-94.

54. Libura, W. Numerical Modelling in Designing Aluminium Extrusion [Text] / W. Libura, A. Rçkas. - 2011.

55. Stebunov, S. Practical implementation of numerical modeling to optimization of extrusion die design for production of complex shape profiles [Text] / S. Stebunov, N. Biba, A. Lishny, L. Jiao. - Milan, Italy. - 2013.

56. Дюжев, А. М. Разработка системы автоматизированного проектирования технологической оснастки для прессования сплавов на основе алюминия [Электронный ресурс] / А.М. Дюжев, Ю.А. Гладков // Труды Всероссийской

научно-технической конференции «Студенческая весна 2014: Машиностроительные технологии». - М.: МГТУ им. Н.Э Баумана. - № гос. регистрации 0321400749. - Режим доступа:

ЬИр://в1:иёуевпа.щ?£о=аг11с1ев&1ё=112.Ь1;т1

57. Стебунов, С.А. QForm - программа, созданная для технологов [Текст] / С.А. Стебунов, Н.В. Биба // Кузнечно-штамповочное производство. - 2004. - № 9. -С. 38-43.

58. Биба, Н.В. Эффективность применения моделирования для разработки технологии штамповки [Текст] / Н.В. Биба, А.И. Лишний, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. - 2001. - № 5. - С. 39-44.

59. Бубнов, М.В. Разработка усовершенствованной технологии изготовления крупногабаритной штамповки диска ГТУ из сплава ЭИ 698- ВД методом компьютерного моделирования по программе QForm-2Б [Текст] / М.В. Бубнов, В.Г. Скляренко, В.П. Арбина // Материалы и технологии для авиационно -космической техники-2005: тезисы докл. науч.- технич. конф. молодых специалистов аспирантов отрасли. - М.: ВИАМ. - 2005. - С. 19-20.

60. Некрасов, Б.Р. Разработка и оптимизация технологии изготовления штамповки диска из сплава ЭП 975- ИД с применением компьютерного моделирования [Текст] / Б.Р. Некрасов, М.В. Бубнов, В.Г. Скляренко, Д.А. Пономаренко, Н.В. Моисеев, В.П. Арбина // Молодежь в авиационном материаловедении: тезисы докл. молодежной науч.-технич. конф. - М.: ВИАМ. - 2008. - С. 25.

61. Шемякин, Ю. В. Подход к численному моделированию процесса прессования цилиндрических заготовок из алюминиевого сплава в программном комплексе АпБувЛБ-ёупа / Ю.В. Шемякин // Молодой ученый. - 2013. - №10. - С. 228-232.

62. Плешивцева, Ю. Применение методов оптимального управления для оптимизации производственных комплексов пластической деформации металлов [Текст] / Ю. Плешивцева, А. Афиногентов, Ю. Шемякин, Б. Наке, А. Никаноров // Информационный научно-технический журнал «Индукционный нагрев». -2010. - № 3 (13). - С. 43-48.

63. Shemyakin, Y. Mathematical simulation for optimization of pressing stage in the "heating — hot forming" manufacturing line [Text] / Y. Shemyakin // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды XII международной конференции (21-23 июня 2010 г., Самара, Россия). - Самара: Самарский НЦ РАН, 2010. - С. 99.

64. Беляев С. В. Конспект лекций «Технология прессования» [Текст] / С.В. Беляев, И.Н. Довженко, Р.Е. Соколов. - Красноярск: ИПК СФУ, 2007. - 310 с.

65. Илюшкин, М.В. Выбор оптимальной формы ножа для рубки профилей замкнутого типа в штампах с помощью программы Ansys / LS-Dyna [Текст] / М.В. Илюшкин, В.А. Марковцев, И.И. Лазарев // Научно-технический и производственный журнал «Заготовительные производства в машиностроении» (Кузнечно-прессовое, литейное и другие производства). - 2009. - №1. - С.29-31.

66. Качанов, Л.М. Основы механики разрушения [Текст] / Л.М. Качанов. - М.: Наука, 1974. - 311с.

67. Партон, В.З. Механика упруго - пластического разрушения [Текст] / В.З. Партон, Е.М. Морозов. - М.: Наука, 1974. - 416 с.

68. Морозов, Е.М. Метод конечных элементов в механике разрушения [Текст] / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. - 2-е изд., испр. - М.: изд-во ЛКИ, 2008. - 256 с.

69. Морозов, Е.М. Ansys в руках инженера: механика разрушения [Текст] / Е.М. Морозов, А.Ю. Муйземнек, А.С. Шадский. - М.: ЛЕНАНД, 2008. - 456 с.

70. Муйземнек, А.Ю. Математическое моделирование процессов удара и взрыва в программе Ls-dyna [Текст]: учебное пособие / А.Ю. Муземнек, А.А. Богач. -Пенза: Информационно-издательский центр ПГУ, 2005. - 106 с.

71. Баранов, А.С. Предотвращение потери устойчивости периферийных элементов при производстве профиля типа "штакетник" [Текст] / А.С. Баранов, М.В. Илюшкин, И.И. Лазарев, В.И. Филимонов, В.А. Марковцев // Заготовительные производства в машиностроении. - 2010. - №10. - С. 30-31.

72. Илюшкин, М.В. Математическое моделирование в программе LS-DYNA процесса изготовления гнутых перфорированных профилей на автоматизированной линии на базе станка ГПС [Текст] / М.В. Илюшкин, В.А.

Марковцев, А.С. Баранов // Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях (ИАМП-2010 года): материалы 7-й Всероссийской научно-техн. конф. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-т, 2010. -С.53-57.

73. Салиенко, А.Е. Виртуальное производство. MSC.Software революция в промышленности [Текст] / А.Е. Салиенко, А.Н. Солдаткин, А.М. Рудис // Кузнечно-штамповочное производство. - 2002. - №10. - С. 43-48.

74. Гун, Г.Я. Система ФОРМ-2Д и моделирование технологии горячей объемной штамповки [Текст] / Г.Я. Гун, Н.В. Биба, А.И. Лишний, О.Б. Садыхов, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. - 1994. - №7. - С. 9-11.

75. Биба, Н.В. Решение практических задач горячей объемной штамповки с применением системы ФОРМ-2Д [Текст] / Н.В. Биба, А.И. Лишний, О.Б. Садыхов, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. - 1994. - №7. - С. 12-14.

76. Биба, Н.В. Разработка и применение программы моделирования трехмерной объемной штамповки QForm2D/3D [Текст] / Н.В. Биба // САПР и графика. -2001. - №9. - С. 18-19.

77. Биба, Н.В. Эффективное применение моделирования для разработки технологии штамповки [Текст] / Н.В. Биба, А.И. Лишний, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. - 2001. - №5. - С. 39-44.

78. Полищук, Е.Г. Система расчета пластического деформирования «РАПИД» [Текст] / Е.Г. Полищук, Д.С. Жиров, Р.А. Вайсбурд // Кузнечно-штамповочное производство. - 1997. - №8. - С. 16-18.

79. Роджерс, Д.Ф. Алгоритмические основы машинной графики [Текст] / Д.Ф. Роджерс. - М.: Мир, 1989. - 504 с.

80. Иванов, В.П. Трехмерная компьютерная графика [Текст] / В.П. Иванов, А.С. Батраков / под ред. Полищука Г.М. - М.: Радио и связь, 1995. - 224 с.

81. Шикин, Е.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистичные изображения [Текст] / Е.В. Шикин, А.В. Боресков. - М.: Диалог-МИФИ, 1995. - 288 с.

82. Эллингаузен, Т. QForm 7 - новое слово в моделировании процессов обработки металлов давлением [Текст] / Т. Эллингаузен, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. - 2014. - №2. - С. 31-34.

83. Материала сайта http://qform3d.ru. - URL: http://qform3d.ru. Дата обращения 11.01.2015.

84. Михайлов, Ю.О. Математическое и компьютерное моделирование технологического процесса редуцирования трубной заготовки с оправкой [Текст] / Михайлов, Д.Г. Дресвянников, С.Н. Князев // Интеллектуальные системы в производстве. - 2015. - №1. - С. 47-49.

85. Романовский, В.П. Справочник по холодной штамповке [Текст]: справочник / В.П. Романовский. - 5-е изд., доп. и перераб. - Ленинград.: Машиностроение, 1971. - 782 с.

86. Пат. 113189 Российская Федерация, МПК B21J5/12. Устройство изготовления деталей с внутренними спиральными рифлями [Текст] / Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г., Князев С.Н.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ИжГТУ». - №2011115772; заявл. 20.04.2011; опубл. 10.02.2012, Бюл. № 11. - 4 с.: ил.

87. Knyazev, S.N. Manufacturing of rifling grooves in the cavity of tubular parts [Текст] / S.N. Knyazev // Communication of Students, Master Students and Post-Graduates in Academic, Professional and Scientific Fields: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. Е.И. Архиповой. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, - 2011. - С. 248-251.

88. Михайлов, Ю.О. Способ получения трубчатых заготовок с нарезами [Текст] / Ю.О. Михайлов, Д.Г. Дресвянников, С.Н. Князев // Интеллектуальные системы в производстве. - 2013. - №1. - С. 81-82.

89. Михайлов, Ю.О. Методика расчета технологического усилия редуцирования трубной заготовки с оправкой [Текст] / Ю.О. Михайлов, С.Н. Князев // Интеллектуальные системы в производстве. - 2015. - №1. - С. 45-47.

90. Тарасов, В.В. Испытание материалов на относительную износостойкость на машине трения SRV-III [Текст] / В.В. Тарасов., С.Ю. Лоханина, А.В. Чуркин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2010. - №4. - С. 57-60.

91. ГОСТ 17367-71 Металлы. Методы испытания на абразивное изнашивание о закрепленные абразивные частицы. - М.: Изд-во стандартов, 1972. - 5 с.

92. Пат. 1377669 Российская Федерация, МПК 00Ш3/56. Способ испытания покрытий на абразивное изнашивание [Текст] / Тарасов В.В., Бурнышев И.Н., Махнев Е.С.; заявитель и патентообладатель Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского Отделения АН СССР. - № 3949369; заявл. 03.09.85; опубл. 28.02.88, Бюл. № 8. -1 с.: ил.

93. Пат. 1778621 Российская Федерация, МПК 00Ш3/56. Способ испытания покрытий на абразивное изнашивание [Текст] / Тарасов В.В.; заявитель и патентообладатель Физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского Отделения АН СССР. - № 4906636; заявл. 30.01.91; опубл. 30.11.92, Бюл. № 44. - 1 с.: ил.

94. Пат. 2315284 Российская Федерация, МПК 001Ш9/02. Способ оценки относительной износостойкости материала [Текст] / Тарасов В.В., Чуркин А.В., Черепанов И.С., Лоханина С.Ю.; заявитель и патентообладатель Институт Прикладной механики УРО РАН. - №2006133407/28; заявл. 18.09.06; опубл. 20.01.08, Бюл. № 32. - 2с.: ил.

95. Князев С.Н. Наноструктурированное РУБ-покрытие как способ повышения износостойкости штамповой оправки [Текст] / Ю.О. Михайлов, В.В. Тарасов, С.Н. Князев // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. - 2015. - №4. - С 4-5.

ПРИЛОЖЕНИЕ А ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК

Таблица А1 - Патентно-информационный поиск

Предмет Страна Заявитель, Сущность заявленного Сведения

поиска выдачи, номер технического решения и о

(объект и вид и заявки, цель его создания (по действии

его номер дата описанию изобретения или охранног

составны охранного приоритет опубликованной заявки) о

е части) документа, а, дата документ

классифик публикаци а или

ационный и причина

индекс аннулиро -вания

1 2 3 4 5

1. Способ А.с. Серегин Обработку металла А.с.

изготовле № 2171445 Н.А. оболочки осуществляют действует

-ния С1, 200012656 продавливанием

оболочки Б42Б12/24, 3/02 последовательно через две

осколоч- В21К21/06 23.10.2000 фильеры разного диаметра.

ногобоеп > 27.07.2001 Заготовку предварительно

рипа-са В21С37/20 устанавливают на равномерно расположенных спиральных выступах центрального инструменталь-ного стержня, имеющих противное направление

1 2 3 4 5

2. Корпус А.с. №29136 Серегин Н.А. Локализаторы По данным

осколочного и1, 2001120264/20 выполнены в на 27.01.2011

боеприпаса Б42Б12/24 23.07.2001 виде выступов а.с.

27.04.2003 высотой прекратило

0,3...0,5 действие, но

толщины может быть

стенки корпуса восстанов-

по форме лено

усеченных

ромбических

пирамид,

сопряженных

большими

основаниями,

причем одна из

диагоналей

ромбов

расположена

параллельно

оси корпуса

1 2 3 4 5

3. Способ А.с. Серегин Н.А. Выступы А.с.

изготовле- №2205356 2001113322/02 формируют действует

ния С2, 21.05.2001 посредством нанесения

выступов Б42Б12/24, 27.05.2003 многозаходных

на Б42Б12/58, винтовых канавок

поверхно- Б21С37/20, противного

сти Б21К21/06 направления путем

корпуса последователь-ного

боеприпа- редуцирования

са цилиндрического

полуфабриката

корпуса, который

продавливают через

две матрицы разного

диаметра на оправках,

каждая из которых

имеет многозаходные

винтовые выступы

одного направления,

после чего донную

часть полуфабриката

обжимают по

коническому профилю

корпуса.

1 2 3 4 5

4. Боеприпас А.с. Макаровец Изобретение А.с.

№ 2219481 Н.А., повышает действует

С1, Денежкин эффективность

F42B12/20 Г.А., осколочного действия

Белобрагин в 2,0-3,0 раза за счет

Б.А., регулируемого

Дмитриев дробления корпуса и

Б.А., оболочки, увеличивает

Долганов степень дробления

М.Е., жидкотекучего

Капчиц А.А., наполнителя и тем

Астахов М.И., самым повышает

Ерохин В.Е., эффективность

Минаев С.Е., осколочного и

2002129656 фугасного действия

/02 04.11.2002 боеприпаса по цели

20.12.2003

5. Способ А.с. Серегин Н.А. На каждом проходе По данным

изготовления № 2225768 2002123554/02 трубную заготовку и на

оболочки С1, 04.09.2002 полуфабрикат 27.01.2011

осколочного B21H3/08, 20.03.2004 размещают свободно а.с.

боеприпаса F42B12/24 на центральной прекратило

инструментальной действие,

оправке, выполненной но может

цилиндрической и быть

неподвижно восстанов-

закрепленной, а лено

1 2 3 4 5

зазор между трубной заготовкой и полуфабрикатом, соответственно, и спиральными ребрами центральной инструментальной оправки выставляют равным 0,3-0,7 высоты их спиральных ребер, плоскости вращения роликов планетарной раскатной головки

□ поворачивают на угол 3-7 в направлении спиральных ребер центральных инструментальных оправок, а раскатную головку вращают в их направлении для обеспечения самозатягивания трубной заготовки и полуфабриката, соответственно

1 2 3 4 5

6. А.с. Макаровец Н.А., Осколочная секция А.с.

Осколоч № 2291377 Денежкин Г.А., заполнена дейс

но- С1, Белобрагин Б.А., конденсированным твуе

фугасная F42B12/24 Дмитриев Б.А., взрывчатым т

боевая F42B12/52 Чеботарев В.Г., веществом и имеет

часть Носов Ю.Е., внутри сетку из

реактив- Аляжединов Р.Э., спиральных рифлей,

ного Калюжный Г.В. наклоненных к

снаряда 2005127004/02 продольной оси под

29.08.2005 углом 30-45°, образуя

10.01.2007 полуготовые

поражающие

элементы, материал

которых по периметру

упрочнен

формообразующей

пластической

деформацией.

Рифли осколочной

секции имеют

треугольный профиль

с углом при вершине

60° и выполнены на

1/4-1/3 толщины ее

стенки.

1 2 3 4 5

7. Способ А.с. Анпилогов Способ формирования А.с.

формиро- №2316403 О.А., многозаходных действует

вания С2, Казаков И.В., спиральных рифлей

много- B21C37/20 Кузнецов встречного направления

заходных B21J5/12 В.П., на внутренней

спираль- B21K21/06 Серегин Н.А. поверхности трубчатых

ных рифлей 2006106113 заготовок с дном,

/02 образующих сетку

28.02.2006 выступов ромбической

10.02.2008 формы, включающий

редуцирование

трубчатой заготовки за

две последовательные

операции, каждую из

которых осуществляют

путем совместного

продавливания через

калибровочную матрицу

трубчатой заготовки и

пуансона со

спиральными выступами

на боковой поверхности

1 2 3 4 5

8. Способ А.с. № 2406589 Брызжев А.В., Редуцирование А.с.

изготовле- С1, В21К21/06 Зеленко В.К. ведут со действует

ния Б42Б12/26 2009127211/02 степенью

корпуса 14.07.2009 деформации,

осколоч- 20.12.2010 обеспечиваю-

ного щей твердость

снаряда с наружного слоя

ведущим заготовки после

пояском ее механической

обработки в

размер ведущего

пояска - не более

250 НУ, и

формируют

рифли глубиной

0,215-0,249 от

толщины стенки

полой заготовки.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ ТИПА «КОРПУС» С ВНУТРЕННИМИ МНОГОЗАХОДНЫМИ СПИРАЛЬНЫМИ

РИФЛЕНИЯМИ

1. Отрезка. Отрезной станок 8Г633.

Резать трубу на заготовки длиной 648_2 мм. Длину заготовки уточнить по результатам изготовления 1-ой партии деталей. Оснастка: пила 2257-0162 ГОСТ 4047-82, линейка 1-1000 ГОСТ 427-75.

2. Токарная обработка (рисунок Б1). Токарный станок 16К25.

2.1. Подрезать торец в размер (1). Патрон 3-х кулачковый, люнет, резец 21120005 Т15К6 ГОСТ 18880-73, шц 500-1600-01 ГОСТ 166.

2.2. Расточить диаметр (2) предварительно.

2.3. Расточить диаметр (2) окончательно.

Державка 6500-4061-01, резец 2142-0022 Т15К6 ГОСТ 9795-84, нутромер 100160 ГОСТ 9244-75, кольцо 110+002 мм.

2.4. Снять заусенцы. Напильник 2820-0021.

Рисунок Б1 - Эскиз токарной обработки

3. Токарная обработка (рисунок Б2). Токарный станок 16К25. Патрон 3-х

кулачковый, центр 7100-0011, наконечник 7032-0280.

3.1. Обточить диаметр (1). Резец 2102-0005 Т15К6 ГОСТ 18877-72, микрометр 100-160.

3.2. Нанести фаску в размеры: (2) и (3). Резец 2102-0005 Т15К6 ГОСТ 18877-72, микрометр 100-160.

3.3. Снять заусенцы. Напильник 2820-0021.

кулачковый, люнет.

4.1. Расточить диаметр (1). Державка 6500-4061, резец 2142-0022 Т15К6 ГОСТ 9795-84, нутромер 100-160 ГОСТ 9244-75, кольцо 110+0-02 мм.

4.2. Подрезать торец в размер (2). Патрон 3-х кулачковый, люнет, резец 21120005 Т15К6 ГОСТ 18880-73, шц 500-1600-01 ГОСТ 166.

4.3. Нанести фаски по размерам (3), (4), (5). Резец 2140-0009 Т15К6 ГОСТ 18882-73, шц. - 125-0,1 ГОСТ 166.

4.3. Снять заусенцы. Напильник 2820-0021.

15'

Рисунок Б2 - Эскиз токарной обработки

4. Токарная обработка (рисунок Б3). Токарный станок 16К25. Патрон 3-х

©

©

Рисунок Б3 - Эскиз токарной обработки

5. Операция промывки. Продуть заготовки от стружки, промыть детали в ванне и протереть ветошью.

6. Фосфатирование и покрытие раствором натриевого мыла.

7. Редуцирование - 1-я операция (рисунок Б4).

Пресс П7836, 400 тс. Оснастка для редуцирования НР 00000.

Режим работы - одиночные хода, включение пресса кнопочное, двуручное. Установку заготовки в матрицу и замену сменного инструмента производить при полной остановке ползуна в верхнем положении. Удаление детали с пуансоном на провал с использованием ловителя.

7.1. Смазать пуансон и рабочие поверхности матриц смазкой ХС-163Д ТУ 38101727-82. Кисть КФ-25 ГОСТ 10597-80.

7.2. Вставить в заготовку пуансон и установить в матрицу, на верхний торец заготовки установить толкатель. Пуансон 0Ш-535-04, толкатель НР00010.

7.3. Редуцировать деталь на длине 600...650 мм, поднять ползун пресса в верхнее положение и заменить толкатель. Толкатель НР 00007 в сборе с фланцем НР 00008.

7.4. Редуцировать деталь на оставшейся длине.

7.5. Достать деталь с пуансоном из ловителя, убрать толкатель с фланцем из матрицы.

2. Угол наклона канаВок к оси детали - 30° направление наклона леВое

Рисунок Б4 - Эскиз 1 -й операции редуцирования

8. Выпрессовка.

Пресс гидравлический «Мюллер», допускается использовать пресс П7836. Оснастка для выпрессовки НВ 00 000.

Режим работы - одиночные хода, включение пресса - кнопочное, двуручное. Установку детали с пуансоном в кольцо и удаление детали производить при полной остановке ползуна в верхнем положении. Удаление пуансона на провал с использованием ловителя.

8.1. Произвести выпрессовку пуансона из детали. Кольцо опорное НВ 00002.

8.2. Убрать деталь из кольца, достать пуансон из ловителя.

8.3. Проверить размеры (1), (2), (3) - рисунок Б4.

9. Токарная обработка. Токарный станок 16К25. Патрон 3-х кулачковый, люнет.

9.1. Подрезать торец (со стороны канавок) в размер 700_х мм.

Резец 2112-0005 Т15К6 ГОСТ 18880-73, Шц-111-500-1600-0,1 ГОСТ 166.

9.2. Снять заусенцы. Напильник 2820-0021.

10. Очистка.

Продуть детали от стружки сжатым воздухом и протереть ветошью.

11. Редуцирование - 2-я операция (рисунок Б5). Пресс П7836, 400 тс. Оснастка для редуцирования НР 00000-01.

Режим работы - одиночные хода, включение пресса кнопочное, двуручное. Установку заготовки в матрицу и замену сменного инструмента производить при полной остановке ползуна в верхнем положении. Удаление детали с пуансоном на провал с использованием ловителя.

11.1. Смазать пуансон и рабочие поверхности матриц смазкой ХС-163Д ТУ 38101727-82. Кисть КФ-25 ГОСТ 10597-80.

11.2. Вставить в заготовку пуансон и установить в матрицу, на верхний торец заготовки установить толкатель. Пуансон ОШ-535-04-01, толкатель НР 00010-01.

11.3. Редуцировать деталь на длине 650...680 мм, поднять ползун пресса в верхнее положение и заменить толкатель. Толкатель НР 00007 в сборе с фланцем НР 00008.

11.4. Редуцировать деталь на оставшейся длине.

11.5. Снять деталь с пуансоном из ловителя, убрать толкатель с фланцем из матрицы.

Рисунок Б5 - Эскиз 2-й операции редуцирования

12. Выпрессовка.

Пресс гидравлический «Мюллер», допускается использовать пресс П7836. Оснастка для выпрессовки НВ 00 000-01.

Режим работы - одиночные хода, включение пресса - кнопочное, двуручное. Установку детали с пуансоном в кольцо и удаление детали производить при полной остановке ползуна в верхнем положении. Удаление пуансона на провал с использованием ловителя.

12.1. Произвести выпрессовку пуансона из детали. Использовать кольцо опорное НВ 00002-01.

12.2. Убрать деталь из кольца, достать пуансон из ловителя.

12.3. Проверить размеры (1), (2), (3), (4), (5) - рисунок Б5.

13. Токарная обработка (рисунок Б6). Токарный станок 16К25. Патрон 3-х кулачковый, люнет.

13.1. Подрезать торец в размер (1). Резец 2112-0005 Т15К6 ГОСТ 18880-73, Шц-111-500-1600-0,1 ГОСТ 166.

13.2. Нанести радиус (2). Спец. резец с Я3, набор радиусомеров.

13.3. Расточить угол (3) выполняя размер (4).

13.4. Снять заусенцы. Напильник 2820-0021.

Рисунок Б6 - Эскиз токарной обработки

14. Очистка. Продуть детали от стружки сжатым воздухом и протереть ветошью.

15. Распокрытие. Распокрыть детали от фосфата.

16. Термическая операция. Отжечь детали в шахтной электропечи с защитной атмосферой.

17. Фосфатирование и покрытие раствором натриевого мыла.

18. Обжим (рисунок Б7). Пресс П7836, 400 тс. Оснастка для обжима НО00000. Режим работы - одиночные хода, включение пресса кнопочное, двуручное.

Установку заготовки в матрицу и удаление производить при полной остановке ползуна пресса в верхнем положении.

Рисунок Б7 - Эскиз предварительного обжатия оживальной части

19. Обжим (рисунок Б8). Пресс П7836, 400 тс. Оснастка для обжима Н000000-01.

Режим работы - одиночные хода, включение пресса кнопочное, двуручное. Установку заготовки в матрицу и удаление производить при полной остановке ползуна пресса в верхнем положении.

19.1. Смазать рабочие поверхности матрицы смазкой ХС-163Д ТУ 38- 10172782.

19.2. Установить заготовку в матрицу и обжать деталь окончательно.

19.3. Вытолкнуть деталь из матрицы выталкивателем пресса и снять деталь.

19.4. Проверить размеры (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7).

'Размеры оВеспеч. инстр

Рисунок Б8 - Эскиз обжатия оживальной части

20. Слесарная операция.

Протереть детали ветошью, клеймить на деталях условную литеру плавки шрифтом 5-Пр3 ГОСТ 26020-80 и уложить в тару. Ветошь, подставка, набор клейм, молоток ГОСТ 2310-77, тара.

21. Контроль.

21 .1. Проверить внешний вид деталей - допускается приподнятость металла по границам рифления при условии вхождения цилиндрического макета 089 мм, высотой 390 мм на всю длину поверхности Б; на конической поверхности В размеры профиля канавок не регламентируются; смятие канавок первого перехода

после оформления канавок второго перехода браковочным признаком не является; допускаются поверхностные дефекты глубиной до 0,7 мм и коробление до 1 мм.

21.2. Проверить размеры (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) - рисунок Б7. Остальные размеры обеспечиваются инструментом и проверяются на одной разрезанной детали от партии.

ПРИЛОЖЕНИЕ В КОПИЯ ПАТЕНТА НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

Jeuuc

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

(IV)

RU

do

113 189"' U1

(51) МПК

B21J 5/12 <2006 011

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖЬА DO ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ШМ I HI IIIK)( I И

ТИТУЛЬНЫЙ ЛИСТ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

i:u::> Ыпки 2011113772/02.20.04.2011

Лита начали отсчета сроки дейст«на патента: 20.04.2011

ПрШфИТШЫ)

I I :.* < .Ьта подачи шапки: 20.04.2011 !■»<> Опубликовано: 10.02.2012 Бюл.М4

Vipa. на переписки:

426069. г. Ижевск, ул. Студенческая, 7.ФГБОУ ВПО Ижевский государственный технический университет

(72) А*тор(ы):

Михайлов Юрий Олегович 0Ш). Дресванников Денис Георгиевич (1111). Кипев Сергей Николаевич (Ки>

(73) Питентооблилитслыи):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образованна "Ижевский государственный технический университет"

<Щ>

Я С

<М УСТРОЙСТВО ИЗГОТОВДЕМИЯ ДЕТАЛЕЙ С ВНУТРЕННИМИ СПИРАЛЬНЫМИ РИФЛЯМИ

(57) Формули полезной модели

1 Устройство для изготовления детялей с внутренними спиральными рифлями, срлсрлашсс калибровочную матрицу с мат рицедержа гелем и пуансон со спиральными выоупами на боковой поверхности, отличающееся тем, что оно снабжено упором, установленным на пуансонодержатсле соосно с пуансоном дли взаимодействия со свободным юрцем I рубчатой заготовки при ее редуцировании для формирования ви> гренних спиральных рифлей, и упором для вращения трубчатой заготовки при •ыпрсссовке из нес пуансона, пуансон выполнен конусным с переменным умом вершины выступов, сопряжение пуансона с пуансонодсржагелем выполнено но схолыяшей посадке, в полости, выполненной в матрицедержателе, соосно с калибровочной матрицей установлен шариковый радиально-упорный подшипник, а упор для вращения трубчатой заготовки выполнен с возможностью установки на

льно-упорный подшипник соосно с ним.

2 Устройство по п.I, отличающееся тем, что спиральные высгупы на боковой хности пуансона выполнены с углом при вершине, величина которог о

тченается от наибольшего значения в начальной часги пуансона до наименьшею значения - в его конечной части.

w

00 (О

Сщ.: I

ПРИЛОЖЕНИЕ Г АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Утверждаю

Федеральное государственное бюджетное образовательное р гЬКГПУ опп тд ^ГТ\/

учреждение высшею профессионального образования 1 СКТОр Ч^Ы ^У £51«г1Л\1

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова» (ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»)

Студенческая ул., д. 7, г. Ижевск, УР, 426069 тел. [phone], 58-88-52, 77-60-55 (многоканальный) факс: [phone] e-mail: [e-mail] http://www.istu.ru ОКПО 02069668 ОГРН 1021801145794 ИНН/КПП 1831032740/183101001

_ № _

На .№ от

АКТ