Введение к работе
Актуальность темы
Непрерывное повышение требований, предъявляемых к рабочим параметрам изделий, конструктивное изменение форм деталей при одновременном ускорении темпов освоения производства новых, более совершенных конструкций изделий приводит к росту объемов работы и затрат на технологическую подготовку их проа-водства.
В условиях перехода к рыночным методам хозяйствования рост объемов пр-изводства в значительной мере должен быть достигнут за счет повышения производительности труда при минимальных материальных затратах на производство пр-дукции и обеспечении ее высокого качества.
Эффектным средством увеличения производительности труда и повышения фондоотдачи технологического оборудования является резкое повышение оснащенности и расширение возможностей действующего оборудования за счет прига-нения прогрессивных конструкций штамповой оснастки.
Проведенный анализ показал, что доля затрат на изготовление оснастки для листоштамповочного производства составляет 34,5% в общем балансе затрат на технологическую подготовку производства изделий отрасли и лишь немного уступает затратам на изготовление оснастки для механосборочного производства.
Значительное уменьшение трудоемкости изготовления, металлоемкости и стоимости штамповой оснастки тесно связано с применением при их конструировании и изготовлении новых материалов, в частности пластических масс и композитов.
Следует отметить, что попытки создания и применения штампов на основе композиционных материалов были и раньше и ограничивались, как правило, штя-пами для формоизменяющих операций в условиях единичного и мелкосерийного производств.
Практически отсутствуют исследования возможности создания штампов совмещенного и последовательного действия, в том числе переналаживаемых, для разделительных операций листовой штамповки на основе композиционных маш-риалов, их жесткости, прочности, работоспособности в условиях серийного и односерийного производств.
Вместе с тем, опыт показывает, что трудоемкость и металлоемкость таких штампов по сравнению с инструментальными штампами обычного типа снижается в
З - 5 раз, значительно уменьшаются затраты на работы по ремонту и восстановле нию их в процессе эксплуатации.
Цель работы - создание новых видов штамповой оснастки на основе компоа-ционных материалов, исследование прочности и жесткости, разработка констру-торско - технологических основ их рационального построения.
Для достижения данной цели в работе поставлены и решены следующие а-дачи:
- теоретически и экспериментально исследована жесткость и прочность основны:
КОНСТРУКТИВНЫХ Элементов ШТаМПОВ СОВМещенНОГО И последовательного ДЄЙСТВИ5
на основе композиционных материалов;
разработана технология и методология сборки переналаживаемых штампов и: композитов, обеспечивающая высокую точность рабочих элементов конструкции і возможность переналадки;
исследованы механические характеристики применяемых композиционных мав-риалов и пластических масс;
разработана математическая модель силового взаимодействия основных ка-структивных элементов штампов для разделительных операций;
определена экономическая эффективность и область применения переналажи ваемых штампов из композиционных материалов.
Методы исследования. Поставленные в работе задачи решались с примене нием следующих методов.
Исследование напряженно - деформированного состояния конструктивны) элементов из композиционных материалов выполнено с применением вариационно го метода конечных элементов.
Экспериментальные исследования проводились с применением статической и динамического тензометрирования, спекл - голографической интерферометри как в лабораториях, так и производственных условиях.
Анализ работоспособности штамповой оснастки на основе композиционны: материалов осуществлялся путем непрерывного наблюдения за работой большой числа штампов в течение фиксированного промежутка времени, соответствующег продолжительности их эксплуатации в условиях серийного производства с рел-страцией возникающих отказов и последующей обработкой полученной инфорга-ции на ЭВМ.
Научная новизна работы Разработана математическая модель силового взаимодействия базовых деталей штампов. Научно обоснованы условия силового на-гружения, опирання и закрепления штампов на столах прессов.
В результате теоретических и экспериментальных исследований напряженно - деформированного состояния основных элементов конструкции определена св-пень влияния геометрических параметров на жесткость и прочность, разработаны аналитические зависимости для их расчета.
Практическая ценность работы заключается:
-в разработке методики и технологии сборки переналаживаемых штампов совмещенного и последовательного действия на основе композиционных материалов;
в разработке рекомендаций по выбору материала для изготовления деталей конструктивного назначения, назначении классов шероховатости рабочих поверхностей сопрягаемых деталей и точности изготовления;
в определении области технико - экономического применения штампов на основе композиционных материалов для выполнения разделительных операций листовой штамповки.
Реализация работы. Результаты работы внедрены в производство на Савеловском опытном заводе "ЭКОНТ", Калязинском филиале Московского авиационного производственного объединения "Мир", опытно - экспериментального производства ХНИИТМ, научно - производственном объединении ФЭД с общим экономическим эффектом 2,04 млн. руб. в ценах на 01.05.98 г.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены, 6-суждены и одобрены на международной научно - технической конференции "Критические технологии, автоматизация проектирования и производство изделий в машиностроении" (Харьков - Алушта, 1997), международной научно - технической конференции "Надежность режущего инструмента и оптимизация технологических систем" (Краматорск, 1997), международном научно - техническом семинаре "Высокие технологии в машиностроении: тенденции развития, менеджемент, маркетинг" (Алушта, 1997), а также на трех отраслевых семинарах.
Публикации. Основное содержание диссертации достаточно полно опубликовано в 7 статьях, а новизна и практическая ценность конструкторских разработок защищена патентом.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, актов внедрения. Работа изложена на 209
