Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ НА КРИВОШИПНОМ ПРЕССЕ ПОКОВКИ ДЕТАЛИ «КАРЕТКА СИНХРОНИЗАТОРА»

Телегин И.В. 1 Володин И.М. 1
1 ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»
Эффективность технологического процесса горячей объёмной штамповки на кривошипных прессах определяется в первую очередь двумя показателями: разницей между массой поковки и готовой деталью и технологическим усилием, необходимым для формообразования поковки. Первый из показателей связан с величиной припусков на механическую обработку поковки, которые пропорциональны штамповочным радиусам. Второй показатель обратно пропорционален значениям этих радиусов. В статье рассматривается методика проектирования технологических процессов горячей объёмной штамповки, позволяющая при минимальных технологических усилиях сформировать поковки со значениями штамповочных радиусов близкими к нулю за счёт формирования на предварительном переходе выступов специальной конфигурации, деформация которых на окончательном переходе и позволяет образовать поковку при минимальных технологических усилиях практически без штамповочных радиусов. Статья может быть полезна специалистам, занимающимся проектированием высокоэффективных процессов горячей объёмной штамповки круглых в плане поковок на кривошипных прессах.
горячая объёмная штамповка
штамповочный радиус
кривошипный пресс
1. Абдуллах М.Н. Компьютерное моделирование и экспериментальное исследование процессов горячей объёмной штамповки фланцевых поковок / М.Н. Абдуллах, И.М. Володин, В.В. Телегин // Естественные и технические науки. – 2010. – № 6 (50). – С. 597–600.
2. Володин И.М. Способ изготовления штампованных поковок / И.М. Володин, Г.С. Логунов, В.С. Мартюгин, А.А. Ромашов, А.Ю. Карнилов, А.А. Калашников, А.Ф. Шарафиев, В.С. Кошкин // Патент на изобретение RUS 2509620 23.08.2011. – URL: http://bankpatentov.ru/node/571622.
3. Телегин В.В. Исследование влияния характера изменения технологического усилия штамповки на динамику кривошипного горячештамповочного пресса / В.В. Телегин, А.И. Володин, М.Н. Абдуллах // Вести высших учебных заведений Черноземья. – 2009. – № 2. – С. 78–82.
4. Телегин В.В. Исследование динамики кривошипного горячештамповочного пресса в системе dam / В.В. Телегин, М.Н. Абдуллах // Естественные и технические науки. – 2010. – № 4 (49). – С. 252–257.
5. Телегин В.В. Построение имитационных моделей в задачах исследования динамики механических систем / В.В. Телегин, С.А. Коробов // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12–10. – С. 2125–2130.
6. Телегин В.В. Разработка и тестирование объекта системы динамического анализа механизмов (dam) © / В.В. Телегин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2011. – Т. 13. – № 4–4. – С. 1115–1118.
7. Телегин И.В. Автоматизация проектирования ресурсосберегающих технологических процессов горячей объёмной штамповки круглых в плане поковок / И.В. Телегин, И.М. Володин // Инновации, качество и сервис в технике и технологиях: сборник научных трудов 6-й Международной научно-практической конференции / отв. ред. А.А. Горохов). – 2016. – С. 294–297.
8. Телегин И.В. Анализ металлоёмкости операций отрезки и нагрева заготовок из сортового проката круглого сечения / И.В. Телегин, И.М. Володин // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 7–4. – С. 722–726.
9. Телегин И.В. Влияние точности заготовки на эффективность горячей объёмной штамповки на кривошипных прессах / И.В. Телегин, И.М. Володин // Инновационные технологии научного развития: сборник статей Международной научно-практической конференции: в 3-х частях. – 2016. – С. 77–81.
10. Телегин И.В. Динамические аспекты реализации технологических процессов горячей объёмной штамповки на кривошипных горячештамповочных прессах // Современные тенденции развития науки и технологий. – 2015. – № 4–1. – С. 145–148.
11. Телегин И.В. Исследование и совершенствование технологического процесса горячей объёмной штамповки круглых в плане поковок / И.В. Телегин, И.М. Володин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14. – № 4–5. – С. 1310–1312.
12. Телегин И.В. К вопросу о снижении металлоёмкости процессов горячей объёмной штамповки круглых в плане поковок на кривошипных прессах // Общество, современная наука и образование: проблемы и перспективы сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 10 частях. – 2012. – С. 147–148.
13. Телегин И.В. Оценка металлоёмкости горячей объёмной штамповки поковок из сортового проката круглого сечения / И.В. Телегин // Научный альманах. – 2015. – № 7 (9). – С. 817–821.
14. Телегин И.В. Структурная формула и оценка металлоёмкости изготовления поковки осесимметричной детали // Символ науки. – 2015. – № 5. – С. 58–64.
15. Телегин И.В. Энергетические показатели эффективности технологического процесса горячей объёмной штамповки на кривошипных прессах / И.В. Телегин, И.М. Володин // Современные проблемы развития фундаментальных и прикладных наук. – 2016. – С. 127–131.

Анализ результатов исследования эффективности традиционных технологических схем изготовления поковки детали «Каретка синхронизатора» (рис. 1), относящейся к классу круглых в плане поковок, позволяет определить следующие её основные недостатки [1, 11, 14]:

  • невозможность сформировать на окончательном переходе штамповочный радиус меньше чем 1,5 мм (на рис. 1, б выделен красным цветом);
  • резкий рост технологического усилия на окончательном переходе при попытке уменьшения указанного штамповочного радиуса до значения меньшего 3 мм.

Очевидно, что решение задачи формирования данного радиуса со значением близким к нулю при меньшем (или хотя бы уже существующем) технологическом усилии позволит улучшить ряд показателей эффективности данного технологического процесса горячей объёмной штамповки (ГОШ), в первую очередь снизить массу поковки за счёт уменьшения припусков на её механическую обработку [11, 13].

Авторами предлагается усовершенствование технологической схемы ГОШ на кривошипном горячештамповочном прессе (КГШП), включающей [2, 12]:

  • осадку цилиндрической заготовки;
  • предварительный переход в открытом штампе с формированием выступа на торцевой поверхности с внешней стороны полуфабриката поковки (рис. 2);
  • обрезку облоя;
  • окончательный переход, реализация которого начинается с деформации выступа в штамповочный радиус размером 0,5 мм, в закрытом штампе;
  • пробивку перемычки.

pic_32.tif

а

pic_33.tif

б

Рис. 1. Каретка синхронизатора: а – 3D-модель; б – чертёж поковки

pic_34.tif

а

pic_35.tif

б

Рис. 2. Моделирование процесса ГОШ на КГШП: а – предварительный переход; б – окончательный переход

pic_36.tif

а

pic_37.tif

б

Рис. 3. Расчёт параметров выступов при проектировании процесса ГОШ поковки детали «Каретка синхронизатора»: а – расчёт параметров выступа; б – конфигурация гравюры штампа, формирующей выступ

Методика разработки технологического процесса ГОШ с выступами, формируемыми на предварительном переходе способом открытой штамповки, рассмотрена в работах [2, 11, 12]. Однако её применение в данном конкретном случае имеет особенность, связанную с необходимостью полного заполнения гравюры штампа из-за обязательной точной дозировки объёма металла полуфабриката, получаемого на предварительном переходе. В результате полуфабрикат поковки, получаемой на предварительном переходе, будет отличаться не только наличием выступа, но и размерами, в данном случае высотой внешнего цилиндрического тела поковки.

Расчёт геометрических параметров выступа и конфигурации гравюры штампа, формирующей этот выступ [7], показаны на рис. 3.

При разработке чертежа готовой поковки значения припусков на механическую обработку цилиндрической поверхности изменены на значения 1,5 мм (вместо 2,7 и 2,2 мм, установленных в соответствии с чертежом поковки).

В результате изменений, внесённых в чертёж поковки, минимальная условная высота заготовки уменьшилась до значения 137 мм, а максимальная – до 147 мм. Соответственно улучшились показатели металлоёмкости технологического процесса ГОШ [8, 9] – сKМ = 1,369, мKМ = 1,421 (в процентном соотношении – ≈ 2,5 %) и нKМ = 1,17. Значения коэффициентов KVKMKVK не изменились.

Разработанная технологическая схема штамповки позволила значительно улучшить показатели, характеризующие условия работы пресса и штамповых вставок [3, 4, 10, 15]. Максимальное значение технологического усилия на окончательном переходе уменьшилось со значения 23,7 МН (близкого к критическому) до 3,3 МН. Однако здесь следует иметь в виду, что различного рода отклонения параметров технологического процесса, например, вследствие износа гравюр штампа могут привести к резкому росту усилия штамповки на окончательном переходе. Но и в этом случае, как показывают расчёты, даже при 70 %-ном заполнении компенсатора, технологическое усилие не превышает 18,38 МН.

Значения технологических нагрузок на предварительном переходе практически остались неизменными.

Для внедрения новой технологической схемы штамповки выполнена модернизация существующих штампов предварительного и окончательного перехода, предназначенных для штамповки поковки детали «Каретка синхронизатора». На рис. 4 представлены 3D-модели новых деталей: вставки нижняя и верхняя предварительного перехода (а), вставка пуансон с пуансонодержателем и вставка с матрицей окончательного перехода (б).

pic_38.tif

а б

Рис. 4. Конструкции деталей штампов предварительного (а) и окончательного (б) переходов, разработанные для штамповки поковки детали «Каретка синхронизатора» в соответствии с новой технологической схемой

Поковки (после предварительного и окончательного переходов), изготовленные по технологии, разработанной в соответствии с методикой, предложенной авторами в данной работе, приведены на рис. 5.

pic_39.tif

Рис. 5. Поковки детали «Каретка синхронизатора», полученные после предварительного и окончательного переходов

Применение новой технологической схемы ГОШ на КГШП поковки детали «Каретка синхронизатора» позволило не только снизить металлоёмкость технологического процесса и технологическое усилие на окончательном переходе, но и изменить характер поведения графика этого усилия. По методике, предложенной в работах [3–6, 10, 15], рассчитаны параметры динамических процессов, возникающих в КГШП К8544, к числу которых относятся максимальные динамические нагрузки, коэффициенты динамичности, число пересопряжений зазоров в кинематических парах соединений шатуна с ползуном и главным (эксцентриковым) валом пресса [3, 6, 10]. В результате выполненных исследований установлено улучшение динамических характеристик пресса при выполнении операции штамповки поковки детали «Каретка синхронизатора» в среднем на 6–8 процентов.


Библиографическая ссылка

Телегин И.В., Володин И.М. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ГОРЯЧЕЙ ОБЪЁМНОЙ ШТАМПОВКИ НА КРИВОШИПНОМ ПРЕССЕ ПОКОВКИ ДЕТАЛИ «КАРЕТКА СИНХРОНИЗАТОРА» // Современные наукоемкие технологии. – 2016. – № 10-1. – С. 97-101;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36285 (дата обращения: 03.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074