Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Белокуров Олег Александрович

Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением
<
Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Белокуров Олег Александрович. Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.05 : Москва, 2004 204 c. РГБ ОД, 61:05-5/42

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования 7

1.1. Качество поковок и требования к волокнистому строению 7

1.2. Состояние штамповки поковок колец подшипников 19

1.2.1. Ковкаи штамповка на молотах 23

1.2.2. Штамповка на ГКМ 24

1.2.3. Штамповка на прессах типа полуавтоматической линии «Вагнер» и многопозиционных горяче штамповочных автоматах «Хатебур» 30

1.2.4. Холодная штамповка из полосы 34

1.2.5. Использование прутков и труб 35

1.3. Теоретические методы исследования напряжений и деформаций в обработке давлением 38

1.3.1. Общие положения 38

1.3.2. Метод решения дифференциальных уравнений равновесия совместно сусловием пластичности 40

1.3.3. Метод линий скольжения 41

1.3.4. Метод сопротивления материалов пластическим деформациям 42

1.3.5. Метод баланса работ 43

1.3.6. Метод верхней оценки 44

1.3.7. Метод визиопластичности 45

1.3.8. Вариационные (экстремальные) методы 45

1.3.9. Численные методы решения 46

1.4. Экспериментальные методы исследования напряжений и деформаций в обработке металлов давлением 51

1.4.1. Общие положения 51

1.4.2. Методы измерения удельных сил на контактных поверхностях и внутри деформируемых тел 51

1.4.3. Методы исследования деформированного состояния 52

1.5. Выводы по главе 1, уточнение цели и постановка задач исследования 54

ГЛАВА 2. Методики экспериментальных исследований . 57

2.1. Методика физического моделирования штамповки поковок колец подшипников 57

2.1.1. Общие положения 57

2.1.2. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне 67

2.1.3. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в матрице 71

2.2. Методика компьютерного моделирования штамповки поковок колец подшипников 75

2.2.1. Общие положения 75

2.2.2. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ 79

2.2.3. Моделирование штамповки поковок колец на прессах типа полуавтоматической линии «ВАГНЕР» 83

2.3. Методика много факторного планирования экспериментальных исследований штамповки поковок колец на ГКМ 85

2.4. Выводы по главе 2 91

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования штамповки поковок колец подшипников с направленным волок нистым строением 92

3,1. Физическое моделирование штамповки поковок колец подшипников 92

3.1.1. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне 92

3.1.2. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в матрице 108

3.2. Компьютерное моделирование штамповки поковок колец подшипников 119

3.2.1. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне 119

3.2.2. Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в матрице 133

3.2.3. Моделирование штамповки поковок колец на линии «ВАГНЕР» 142

3.3. Выводы по главе 3 146

ГЛАВА 4. Обоснование технологии штамповки поковок колец с направленным волокнистым строением 148

4.1. Сравнение экспериментальных результатов распределения во локнистого строения с распределением в деталях заводского техпроцесса штамповки поковки кольца на ГКМ по типовой схеме 148

4.2. Исследование штамповки поковки кольца методом многофакторного эксперимента 151

4,2.1- Результаты физического эксперимента на заготовках из алюминиевого сплава 151

4.2.2. Результаты компьютерного моделирования штамповки поковок колец из стали 111X15 168

4.3. Сопоставление полученных результатов 181

4.4. Методика проектирования технологического процесса штамповки поковок колец с направленным волокнистым строением 183

4.5. Методика проектирования в автоматизированном режиме штамповки поковок колец подшипников на ГКМ 191

4.6. Выводы по главе 4 196

Общие выводы 198

Литература

Введение к работе

Развитие машиностроения и его конкурентоспособность в числе других факторов зависит от качества деталей, из которых состоят машины. В свою очередь качество деталей зависит от качества заготовок. Важнейшими заготовками являются кованые и штампованные поковки и отливки. Кованые и штампованные поковки получают ковкой и объемной штамповкой. Их используют для изготовления наиболее ответственных качественных деталей машин, которые определяют также качество всей машины в целом. Поэтому от качества кованых и штампованных поковок зависит во многом качество изготовляемых машин и их конкурентоспособность.

Получение необходимого качества поковок составляет главную задачу кузнечно-штамповочного производства. Вопросы качества поковок являются многоплановыми и решаются по многим конкретным направлениям.

Традиционные методы получения необходимого качества в настоящее время не всегда удовлетворяют требованиям машиностроения. Особенно это касается деталей с высоконагруженными контактными поверхностями. Это детали типа подшипников, шаровых опор, направляющих и других деталей. Дня некоторых деталей играет роль даже незначительное повышение прочности и пластичности, приводящее к существенному повышению предела устойчивости и к повышению стойкости деталей. В этих случаях ранее было установлено влияние макроструктуры на механические характеристики прочности и пластичности относительно направления волокон и действующих вдоль или поперек волокон напряжений, возникающих в деталях при работе машин. Было установлено также, что в местах перехода от стержня к фланцу детали особенное значение имеет благоприятное расположение волокон. Вместе с тем, в настоящее время, методами обработки металлов давлением можно получить практически любую необходимую макроструктуру в поковке и, следовательно, в детали. Таким образом, путем обработки металлов давлением можно получить специально направленное волокнистое строение в поковке.

Направленное волокнистое строение на контактных поверхностях деталей типа направляющих можно получить при ковке (протяжке) или штамповке из проката, с учетом ориентации волокна в нем.

Более сложно решается вопрос получения направленного волокнистого строения в деталях типа колец подшипников и в деталях типа стержня с фланцем или типа стержня с шаровой головкой.

Пользуясь обычными методиками проектирования в этих случаях невозможно получить требуемое направленное волокнистое строение в поковках и, соответственно в деталях.

Здесь необходимо введение автоматизированного компьютерного проектирования, при котором возможно определение изменения волокнистого строения по ходу деформирования на различных этапах штамповки.

В настоящее время нет также систематических данных по стойкости на контактную выносливость в зависимости от угла выхода волокон на контактную поверхность. Необходимо установить также влияние термообработки, а также зависимости механических характеристик от направления волокон в растягиваемых образцах и их связи со стойкостными зависимостями.

Целью работы является разработка ресурсосберегающей технологии производства поковок колец подшипников с направленным волокнистым строением преимущественно вдоль контактных поверхностей детали, обеспечивающим увеличение их срока службы за счет повышения стойкости на контактную выносливость.

Для других поковок можно будет сделать выводы из опыта проектирования штамповки поковок колец подшипников и с учетом полученных зависимостей механических характеристик и стойкости контактных поверхностей от направления волокон ло отношению к направлению действия напряжений и к углу выхода волокон на контактные поверхности.

Состояние штамповки поковок колец подшипников

Раузин Я.Р. [10] исследовал контактную выносливость шарикоподшипниковых колец, изготовленных по трем вариантам (рис. 1.7). Эти эксперименты показали увеличение контактной выносливости колец с поперечной ориентировкой волокна по сравнению с контактной стойкостью колец с торцовой ориентировкой волокна в 1,5-2 раза.

На рис. 1.8 приведена зависимость долговечности подшипника от угла между направлением выхода волокон и контактной площадкой в зоне максимального нагружения, показывающая, что максимальная долговечность получается в том случае, когда этот угол составляет менее 40-45, увеличение угла выхода волокон к рабочей поверхности приводит к резкому снижению долговечности.

В работе [6] были проведены испытания шарикоподшипников на контактную выносливость с внутренними кольцам из поковок, штампуемых на ГКМ и с внутренними кольцами из трубных заготовок с выкатанным желобом. Испытания проводили для контактных напряжениях 350 МПа и 7 млн. циклов нагружений в час. Результаты испытаний показали, что кольца из трубной заготовки с выкатанным желобом имеют более высокую контактную выносливость, чем изготовленные из поковок. При испытаниях длительностью 280-700 млн. циклов не было отмечено ни одного случая усталостного повреждения дорожки качения на кольцах из трубных заготовок, тогда как у большей части колец, изготовленных из поковок, выкрашивание по рабочей поверхности наступало после 70-140 млн. циклов.

Проведенные исследования [8] установили, что наибольшей долговечностью обладают шариковые подшипники, на желобах колец которых расположены поверхностные слои металла исходных прутков без торцового выхода волокон на дорожку качения. Торцовый выход волокон металла под большими углами к касательной плоскости в точке контакта шарика с желобом и выход в зону контакта серединных слоев металла исходных прутков ведут к значительному снижению долговечности подшипников.

Подобные исследования для изучения влияния на долговечность роликовых подшипников выхода волокон и серединных слоев исходных прутков металла на рабочую поверхность колец были проведены Колотенковым И.В. в работе [11]. Результаты испытаний позволяют сделать вывод, что долговечность подшипников в значительной степени определяется плотностью и чистотой металла, а также ориентировкой его волокон на дорожках качения. Наибольшей долговечностью обладают детали, на дорожках качения которых имеются поверхностные слои металла исходного проката без выхода волокон на поверхность качения. Выход волокон на поверхность роликовой дорожки и, особенно, по ее краям серединных слоев металла исходных прутков значительно снижает долговечность роликовых подшипников. Важнейшим фактором долговечности роликовых подшипников является глубина залегания в исходных прутках слоев металла, выходящих на дорожки качения колец.

Неоднократно также отмечали влияние макроструктуры на прочность инструмента и штампов. При динамической нагрузке и во всех случаях, когда разрушение происходит хрупко, путем отрыва, изделия наиболее ослаблены, когда направление волокон перпендикулярно направлению максимальных растягивающих напряжений. В этом случае рекомендуют, чтобы направление волокон совпадало с направлением максимальных растягивающих напряжений и деформаций [13].

На рис. 1.9 приведены описания некоторых типичных макроструктур штампового инструмента, где показаны примеры неправильного расположения волокон в простейшем штамповом инструменте и примеры правильного их расположения, исключающего преждевременные сколы края инструмента.

В штампах, работающих с ударной нагрузкой, у которых требуется высокая твердость рабочих поверхностей в сочетании с достаточной вязкостью, волокна обязательно должны быть расположены так, чтобы инструмент не раскалывался при ударе.

Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне

Набор опорных подкладок 4 позволяет регулировать относительную высаживаемую длину заготовки и штамповать несколько поковок с одной заготовки, что необходимо для моделирования распределения волокнистого строения при штамповке на ГКМ, Штамп в собранном виде устанавливали под гидравлический пресс силой 1,6 МН на опорную плиту 1, и посредством бойка 9 производили формовку поковки кольца. Штамповку проводили до соприкосновения бойка 9 с подкладным кольцом 13. Заготовку и инструмент перед штамповкой протирали ацетоном для снятия жирового слоя. Это обеспечивало одинаковые условия при выполнении эксперимента и в реальной технологии штамповки (максимальный коэффициент трения, примерно соответствующий условиям горячей штамповки).

После формовочного перехода штамповки поковки кольца заготовку 6 с пуансоном 8 и подкладкой 5 выпрессовывают из обоймы 7 через сквозное отверстие 020 мм на реечном прессе номинальной силой 90 кН. Заготовку 6 из центрирующей втулки 3 выпрессовывают через опорную подкладку 4 на реечном прессе.

Производили замер размеров отштампованного образца.

При моделировании закрытой штамповки, подкладка 5 убирается, пуансон 8 не фиксируется винтом 10, центрирующая втулка 3 и обойма 7 вводятся в соприкосновение, а формовку производят через отверстие 020 мм посредством втулки, которая упирается в пуансон.

Моделирование закрытой штамповки необходимо при изменении формы и размеров наметки пуансона, т.к. в существующей технологии наметка позволяет получать поковки колец без облоя, а при штамповке поковок с направленным волокнистым строением форму и размеры наметки будут выбирать исходя из получения поковок, исключающих выход волокон макроструктуры на кон тактную поверхность кольца. При штамповке на ГКМ в закрытом штампе можно использовать, например, подпружиненный пуансон, который позволяет исключить течение металла в облой при соответствующей наметке пуансона.

Просечку ранее отштампованной заготовки проводим во втором экспериментальном штампе для просечки алюминиевых поковок-моделей (рис. 2.4,6). Штамп состоит из матрицы просечки поковок-моделей 11, соответствующей по размерам внутреннему диаметру раковине отрезки, используемой при просечке на ГКМ поковки кольца 42726/ог, просечного пуансона 12, соответствующего по наружному диаметру просечному пуансону, используемому при просечке поковки кольца 42726/02 и обоймы 7, которую применяли на формовочном переходе штамповки поковки-модели (рис. 2.4,а).

Отштампованную заготовку 6 на реечном прессе запрессовывают в обойму 7, с уже вставленным пуансоном просечки 12 и съемным кольцом 14, и устанавливают в матрицу просечки 11. Штамп в собранном виде помещают под пресс УИМ-50, и осуществляют просечку посредством бойка 9. Просечку заканчивают тогда, когда сила просечки, показываемая на шкале силоизмерителя, достигнув своего максимума, упадет до нуля.

После просечки и снятия матрицы просечки 11, поковку из обоймы 7 вы-пресовывают на реечном прессе силой 90 кН пуансоном просечки 12 на провал. С помощью съемного кольца 14 снимают поковку кольца с пуансона 12. Производим замер размеров полученных образцов (поковки-модели и просечки). При штамповке на ГКМ первое кольцо с исходного прутка идет в отход, из-за неравенства объемов, и волокнистое строение поковки кольца формируется только со второй поковки. Соответственно для исследования волокнистого строения необходимо получать вторую поковку.

Далее операции повторяли в той же последовательности с полученной заготовкой после просечки. На заготовке после просечки остается наметка, что уменьшает объем высаживаемой части заготовки (по сравнению с исходной за готовкой с ровным торцом), для штамповки второй поковки кольца с заготовки рассчитываем новую относительную высаживаемую длину заготовки. Относительную высаживаемую длину заготовки на формовочном переходе регулируют опорными подкладками 4.

Для исследования распределения волокон макроструктуры по конфигурации поковки при штамповке, изготавливали макрошлифы первой и второй поковки кольца, формовочных переходов, а также полученной просечки, и производили замер размеров полученных макрошлифов.

После выполнения опытов с данным пуансоном и диаметром заготовки, целенаправленно меняем форму и размеры наметки пуансона формовки и диаметр заготовки. Повторяем опыты в той же последовательности до тех пор, пока все запланированные сочетания не будут перебраны.

Наличие борта у поковки кольца дает возможность расположения борта также у торца заготовки при штамповке на ГКМ в матрице, в отличие от штамповки в пуансоне, где борт располагают с обратной стороны. Расположение борта у торца заготовки позволяет улучшить волокнистое строение поковки кольца.

На рис. 2.5 приведены схемы штампов для экспериментального моделирования штамповки поковок колец на ГКМ в матрице на алюминиевых поковках-моделях на гидравлическом прессе.

Для моделирования двух операций, аналогично штамповке в пуансоне, было создано два штампа: первый - моделирует формовочный переход, а второй - моделирует операцию просечки.

Первый штамп для формовочного перехода штамповки поковки кольца (рис. 2.5,а) состоит из направляющей втулки 2, в которую устанавливают центрирующую втулку 3, пуансонодержатель 7 и матрицу 5. Направляющую втулку 2 и центрирующую втулку 3 использовали при моделировании штамповки на ГКМ в пуансоне (рис. 2.4).

Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне

Технологический процесс горячей штамповки поковки кольца из стали ШХ4 на ГКМ в пуансоне, применяемый на ОАО «Московский подшипник» (1ПТЗ) (рис. 3.1), состоит из операций формовки (рис. 3.1, а), просечки (рис. 3.1, б) и раскатки (рис. 3.1, в). Т.к. операцию раскатки выполняют с небольшими степенями обжатия, и она не оказывает определяющего влияния на распределение волокон макроструктуры по конфигурации поковки, то для определения влияния формы наметки формовочного пуансона на волокнистое строение будут промоделированы только операции формовки и просечки.

Физическое моделирование штамповки на ГКМ в пуансоне алюминиевых колец-моделей проводили в экспериментальных штампах (рис. 2.4). Штампы в собранном виде представлены на рис. 3.2.

Для исследования влияния разных наметок на распределение волокон по конфигурации поковки при моделировании штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне использовали сменные пуансоны (рис. 3.3). Сменные пуансоны показаны на рис. 3.4.

Для моделирования штамповки поковок колец из заготовок разного диаметра использовали направляющие втулки с отверстиями 018 и 020 мм (рис. 3.5).

Фотографии макрошлифов поковок-моделей по переходам штамповки, полученные травлением на макроструктуру экспериментальных образцов из сплава АМц, представлены на рис. 3.6 - 3.11, а, в, д, ж, и (левый столбец).

Образцы с прорисованным волокнистым строением по переходам штамповки, выполненные по фотографиям макрошлифов, показаны на рис. 3.6 -3.11, б, г, е, з, к и соответствуют рис. 3.6 - 3,11, а, в, д, ж, и.

В исходной заготовке круглого сечения, во всех случаях, волокна направлены вдоль оси заготовки, параллельно боковой поверхности.

На рис. 3.6-3.11, а, б показано волокнистое строение образцов первого формовочного перехода штамповки поковки с исходной заготовки с ровным торцом, в случае полного заполнения гравюры штампа. Образцы имеют равно мерное распределение волокон макроструктуры по конфигурации поковки, волокна направлены параллельно боковой поверхности образца.

Первые поковки колец, отштампованные с исходной заготовки (рис. 3.6 -3.11, в, г), для всех опытов имеют благоприятное волокнистое строение, волокна макроструктуры направлены вдоль боковой наружной поверхности, где будет расположена дорожка качения, по всей ее длине, что должно повысить контактную выносливость колец. В реальных условиях, при штамповке поковок колец на ГКМ от переднего упора, первая поковка с исходного прутка с ровным торцом идет в отход, из-за разности объемов пруток не подается до соприкосновения с передним упором, и полного оформления поковки кольца на формовочном переходе не происходит. Выход волокон под углом от 0 до 90 к внутренней поверхности кольца образуется в результате перерезания волокон при выполнении операции просечки.

На рис. 3.6 - 3.11, д, е показано волокнистое строение образцов формовочного перехода второй поковки кольца. Образцы имеют изогнутое волокнистое строение с резким изменением направления и выходом волокон под углом к боковой поверхности на части ее длины. Волокнистое строение образцов формовочного перехода второго кольца (рис. 3.6 - 3.11, д, е) имеет координаль-ные отличия от волокнистого строения соответствующих образцов формовочного перехода первого кольца (рис. 3.6 - 3.11, а, б). Такое отличие заключается в распределение волокон в заготовке, которая подается в формовочный ручей. Если для первого кольца волокна в исходной заготовке направлены вдоль боковой поверхности, то для второго кольца волокна в заготовке выходят под углом к боковой поверхности на части ее длины (рис. 3.6 - 3.11, и, к). Выход волокон под углом от 0 до 90 к боковой поверхности на заготовки образуется в результате перерезания волокон при выполнении операции просечки.

Вторые поковки колец, отштампованные с заготовок после просечки (рис. 3.6 - 3.11, ж, з), имеют характерное S-образное волокнистое строение для штамповки поковок колец на ГКМ от прутка. Волокна макроструктуры выхо дят под углом от 0 до 90 к боковой поверхности поковки на части ее длины, где будет расположена дорожка качения. Такое нежелательное распределение волокон макроструктуры по конфигурации поковок колец, для контактной прочности, определяет, как это было показано выше, волокнистое строение заготовок после просечки (рис. 3.6 - 3.11, и, к), из которых штампуют вторые и последующие поковки колец. Волокна также выходят под углом и к внутренней поверхности кольца, что не окажет влияния на работоспособность кольца, т.к. внутренняя поверхность не работает на контактную выносливость. Выход волокон под углом к внутренней поверхности можно объяснить перерезанием волокон при выполнении операции просечки данной поковки. Образцы поковок вторых колец имеют также изогнутое волокнистое строение с резким изменением направления, и неравномерно распределены по конфигурации поковки.

Поскольку, при просечке поковки кольца на ГКМ невозможно избежать перерезания волокон, а соответственно и участка с выходом волокон под углом к боковой поверхности на заготовке после просечки, то исключить выход волокон под углом к наружной поверхности кольца при штамповке поковок колец на ГКМ не представляется возможным. Однако, учитывая, что дорожка качения кольца подшипника, которая работает на контактную выносливость (контактирует с роликом подшипника), располагается не по всей длине боковой поверхности поковки, то выход волокон под углом к контактной рабочей поверхности кольца можно исключить. Чертеж внутреннего кольца железнодорожного подшипника 30-42726л4м представлен на рис. 3.12. Длина фаски на кольце, учитывая припуск и допуск на поковку, равна 12 (20) мм, с учетом масштабного фактора моделирования (5,57) высота участка с выходом волокон под углом к наружной поверхности поковки может быть меньше 3,6 мм, тогда после обработки резанием волокна макроструктуры будут направлены вдоль всей контактной рабочей поверхности кольца.

Исследование штамповки поковки кольца методом многофакторного эксперимента

Компьютерное моделирование штамповки поковки внутреннего кольца железнодорожного подшипника 30-42726л4м проводили на программном продукте QForm 2D V2.2 с целью исследования распределения волокон макроструктуры по конфигурации поковки в зависимости от технологического процесса штамповки по разработанной методике.

Промоделированы технологические процессы штамповки поковки кольца на ГКМ (в пуансоне и в матрице) и на линии Вагнер.

При моделировании технологического процесса штамповки поковки на ГКМ изменяли форму и размеры наметки формовочного пуансона, и диаметр прутка, а также производили штамповку в пуансоне и матрице. Результатом исследования считали распределение Лагранжевых линий по конфигурации поковки и график силы деформирования.

Моделирование технологического процесса штамповки поковки кольца на линии «Вагнер» позволит получить исходные данные для проектирования процессов штамповки поковок колец на прессах с благориятным волокнистым строением с целью увеличения контактной прочности кольца. показан технологический процесс штамповки поковки внутреннего кольца 42726/о2 на ГКМ в пуансоне. На первом переходе происходит формовка поковки кольца (рис. 3.1, а), на втором переходе производят просечку поковки (рис. 3.1, б) и последующую раскатку поковки на кольцераскатной машине (рис. 3.1, в).

Моделирование процесса штамповки поковки кольца на ГКМ в пуансоне проводим для операции формовки поковки (рис. 3.1, а). Моделируем формовку первой поковки кольца от исходного прутка, которая идет в отход, и формовку второй поковки кольца, т.к. с этой поковки происходит распределение волокон макроструктуры по конфигурации поковки кольца, характерное для штамповки поковок колец на ГКМ.

Моделирование операции просечки поковки проводим в два этапа. На первом этапе моделируем внедрение просечного пуансона в отштампованную поковку на величину, при которой происходит отделение поковки от прутка. Второй этап заключается в том, что при последующей передаче заготовки на операцию формовки второй поковки кольца, выполняем предварительную операцию просечки с выталкиванием прутка для последующей штамповки (используя дополнительную функцию QForm - обрезка облоя по заданному радиусу), В результате, на операцию формовки поковки второго кольца подаем пруток после просечки, форма и размеры, а также распределение волокон макроструктуры, которой соответствуют реальному процессу, а поковка первого кольца с исходного прутка идет в отход.

Для исследования влияния наметок формовочного пуансона на распределение волокон по конфигурации при штамповке поковок колец использовали пуансоны, показанные на рис. 3.20, которые соответствуют, с учетом масштаба моделирования 5,57, пуансонам, применяемым при физическом моделировании штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне.

Диаметр прутка варьировали от 0110 до 0100 мм. При использовании прутка 0110 мм штамповка проходит, когда do = dnpyT)ca, а при использовании прутка 0100 мм штамповка проходит, когда сі 6прутка (с подъемом) при выполнении условия d 1,1 dnpyTKa, при котором не происходит зажима в месте перехода прутка к подъемной части.

Моделирование штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне проводили для схемы штамповки с подпружиненным пуансоном, т.к. при штамповке по типовой схеме течение металла в некоторых вариантах происходит в кольцевой облой между пуансоном и матрицами.

Исходные геометрические данные для компьютерного моделирования штамповки поковок колец на ГКМ в пуансоне, сведены в табл. 16.

На рис. 3.21 представлен инструмент для моделирования операции формовки при штамповке на ГКМ в пуансоне. Оформление поковки кольца происходит в обойме (рис. 3.21, а), моделирование штамповки поковки из прутка разного диаметра происходит с использованием зажимных матриц (рис. 3.21, б, в).

Для моделирования операции просечки используем пуансон просечки (рис. 3.22 а), матрицу просечки (рис. 3.22, б) и матрицу поддержки (рис. 3.22, в) для уменьшения геометрических искажений при просечке.

При моделировании операции просечки назначаем поперечный зазор между пуансоном и матрицей просечки отрицательный, что предназначено для возможности удаления первой поковки кольца в облой, используя функцию QForm - обрезка облоя по радиусу. Это необходимо для подачи прутка после просечки, с полученным распределением волокон макроструктуры, на операцию формовки поковки второго кольца.

Нарис. 3.23 - 3.28 представлены результаты компьютерного моделирования штамповки поковки кольца на ГКМ в пуансоне, полученные моделированием в программном комплексе QForm.

Похожие диссертации на Разработка методики проектирования технологического процесса штамповки кольцевых поковок с направленным волокнистым строением