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

Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Данилов Василий Владимирович

Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования
<
Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования
>

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

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

Данилов Василий Владимирович. Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.05 : М., 2004 162 c. РГБ ОД, 61:05-5/2149

Содержание к диссертации

Введение

Состояние вопроса и постановка задачи исследований 10

1.1 Характеристика объекта исследования 10

1.2. Возможные процессы изготовления трубных заготовок 12

1.2.1. Традиционные процессы изготовления трубных заготовок 12

1.2.2. Ротационные методы обработки металлов 16

1.3. Характеристика предложенной технологии 23

1.3.1. Определение процесса и возможности ротационной вытяжки 23

1.3.2. Разновидности и классификация процессов ротационной вытяжки 23

1.3.3. Оборудование и инструмент для ротационной вытяжки 35

1.3.4. Развитие механизации и автоматизации процессов ротационной вытяжки 46

1.4. Развитие теоретического анализа процесса ротационной вытяжки 51

1.5. Выводы 58

Теоретический анализ 60

2.1. Анализ напряженно-де формированного состояния при ротационной вытяжке 60

2.2. Оценка допустимой степени деформации при обратном ротационном редуцировании 63

2.3. Определение площади пятна контакта и расчет компонент рабочего усилия 66

2.4. Выводы 76

Методика и результаты экспериментальных исследований 78

3.1. Задачи экспериментальных исследований 78

3.2. Материалы и образцы , 78

3.3. Техника эксперимента 82

3.4. Планирование экспериментов 89

3.5. Экспериментальные исследования 92

3.5.1. Предварительные эксперименты 92

3.5.2. Экспериментальное установление зависимостей между параметрами получаемых деталей и факторами процесса 98

3.5.3. Изменение структуры и свойств исследуемого материала при ротационном редуцировании 114

3.6. Выводы 116

Практическое применение разработанных методик и рекомендации по использованию процесса ротационной вытяжки 117

4.1. Общие принципы разработки технологии РВ с использованием программируемых станков с трехроликовыми раскатными головками 117

4.2. Методика конструирования оснастки 123

4.2.1 Конструирование роликов 123

4.2.2 Расчет и конструирование опорных колец 131

4.2.3 Расчет и конструирование сепаратора 133

4.3 Виды технологических отказов при ротационной вытяжке

сплава ХН60ВТ и методы их устранения 135

4.4. Обратная ротационная вытяжка с гидравлическим подпором стенки 142

4.5. Экономические показатели процесса 146

4.6. Выводы 151

Основные выводы

Введение к работе

Тенденции развития современной промышленности таковы, что при разработке новых технологических процессов требуется по возможности свести к минимуму или устранить из технологической цепочки энергоемкие и требующие значительной механической обработки операции, повсеместно внедряя автоматизацию производства.

Одной из отраслей промышленности, наиболее нуждающейся в современных технологиях, является авиационное двигателестроение. В первую очередь, это обусловлено тем, что используемые в авиационном двигателестроении материалы представляют собой титановые и коррозионностойкие жаропрочные хромоникелевые сплавы. Эти группы сплавов отличаются, во-первых, дороговизной, и, во-вторых, - высокой прочностью и низкой пластичностью, что требует применения мощного кузнечно-прессового оборудования и сложных в изготовлении штампов при изготовлении заготовок деталей и приводит к значительному расходу дорогостоящего режущего инструмента при окончательной обработке деталей.

В мировой практике наметились два основных направления для решения проблем отрасли.

Первое направление заключается в создании материалов, обладающих более высокой, по сравнению с традиционными материалами, технологичностью. Как правило, при этом снижается жаропрочность и жаростойкость материалов, что вынуждает применять для защиты деталей от высоких температур разнообразные покрытия, чаще всего - керамические.

Второе направление предусматривает создание новых технологий обработки металлов давлением, позволяющих значительно снизить рабочие усилия, и, как следствие энергосиловые характеристики оборудования, а также достигнуть высоких точностных характеристик получаемых заготовок деталей, с тем, чтобы минимизировать расходы на механическую обработку.

Одной из частных задач для отрасли является создание технологий получения деталей трубопроводов топливной и масляной систем

авиадвигателей из жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Тем не менее, эта задача является крайне актуальной ввиду сложности и неоправданно высокой трудоемкости изготовления деталей такого типа по существующим на сегодняшний день технологиям. Основной путь решения задачи видится в использовании ротационных методов обработки металлов.

Группа методов обработки металлов давлением, называемых ротационными, является на настоящий момент одной из наиболее динамично развивающихся. Удельная доля этих методов в машиностроении непрерывно растет, причем за последние два десятилетия не только расширилась номенклатура деталей, получаемых ротационными методами обработки, но и увеличилось количество самих процессов. При помощи этих процессов в настоящее время стараются изготавливать практически все осесимметричные детали из номенклатуры двигателестроительных предприятий, как-то: диски, валы, шестерни и т.д. При этом наиболее целесообразным методом для изготовления деталей трубопроводов является ротационная вытяжка.

Предоставляя уникальные возможности обеспечения и регулирования требуемых характеристик деталей за одну технологическую операцию, ротационная вытяжка может выполняться с использованием относительно несложного оборудования, и, как правило, не требует дорогостоящей или сложной в изготовлении оснастки. Вместе с тем, процесс ротационной вытяжки на сегодняшний день является недостаточно изученным, отсутствуют строгие математические зависимости режимов и параметров процесса от требуемых геометрических и механических характеристик изготавливаемых деталей. В открытой литературе практически отсутствуют данные по использованию ротационной вытяжки для деформирования деталей из жаропрочных хромоникелевых сплавов. Все это ограничивает область применения процесса ротационной вытяжки и повышает трудоемкость внедрения его в производство.

Исследование особенностей процесса ротационной вытяжки при изготовлении деталей из жаропрочных сплавов и установление зависимостей энергосиловых параметров процесса и геометрических параметров получаемых деталей от управляемых факторов процесса, а также создание простых и

удобных в использовании методик создания новых технологических процессов является актуальной задачей для машиностроительных предприятий, в первую очередь - предприятий авиационной и ракетно-космической отрасли.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель определения площади контакта «ролик-заготовка» и компонент рабочего усилия в процессе ротационного редуцирования (РР),

2.Экспериментально установлены взаимосвязи геометрических параметров деталей и технологических факторов при ротационном редуцировании жаропрочного сплава ХН60ВТ, а также построены математические модели процесса в виде уравнений регрессии.

З.На основе экспериментальных и опытно-промышленных исследований выполнен анализ возможных технологических дефектов при ротационном редуцировании деталей исследуемого типа и предложены методы их устранения.

4.Разработана научно-обоснованная методика конструирования оснастки и инструмента для ротационного редуцирования.

5.Разработана методика создания технологических процессов холодного ротационного редуцирования деталей исследуемого типа.

Практическая полезность работы состоит в том, что:

1.Предложен и прошел экспериментальную и опытно-промышленную проверку технологический процесс производства детали «Форсунка» из жаропрочного сплава ХН60ВТ методом ротационного редуцирования на модернизированном токарном станке с ЧПУ, оснащенном трехроликовой раскатной головкой.

2.Предложена методика расчета конструктивных параметров инструмента и оснастки для ротационного редуцирования.

3.Полученные результаты экспериментальных исследований позволяют оценить качество изготавливаемых деталей и режимов обработки на стадии проектирования без проведения дополнительных наладочных работ.

4.3а счет использования предложенного метода ротационной вытяжки с гидроподпором устраняется возникновение технологических отказов в ходе процесса PP.

5.Использование результатов работы позволит существенно увеличить производительность изготовления деталей типа форсунок и переходников, ускорить сроки подготовки производства при переходе на новую технологию и улучшить точностные характеристики получаемых деталей.

Практическую значимость работы представляют:

разработка и внедрение в производство технологии изготовления форсунок из жаропрочных сплавов с использованием ротационной вытяжки;

методики расчета деформирующего и вспомогательного инструмента для ротационной вытяжки;

методики расчета параметров и режимов процесса, обеспечивающих технологически заданную точность размеров и формы деталей;

технологические рекомендации по изготовлению деталей из жаропрочных хромо никелевых сплавов;

систематизация возможных технологических отказов и методов их устранения.

В основу исследований автором положены работы по теории процессов ротационной вытяжки и поперечной прокатки А.И. Вальтера, Е.А. Белова, А.А. Кирьянова, В.И. Королькова, И.И. Казакевича, А.С. Маленичева, Л.Г. Юдина, СП. Яковлева и других.

В первой главе проведен анализ предшествующих теоретических, экспериментальных и прикладных исследований и сформулированы основные задачи работы.

Во второй главе проведен анализ напряженного состояния при ротационном редуцировании и разработана модель для определения компонент рабочего усилия.

В третьей главе экспериментально доказана возможность осуществления холодного ротационного редуцирования деталей из сплава ХН60ВТ и

приведены результаты экспериментальных исследовании зависимостей геометрических параметров готовых деталей от факторов процесса.

В четвертой главе разработаны методики проектирования технологических процессов ротационной вытяжки, методики конструирования оснастки и инструмента для осуществления ротационной вытяжки, классифицированы возможные технологические отказы при ротационной вытяжке жаропрочных сплавов и предложены методы их устранения; разработан метод ротационной вытяжки с гидравлическим подпором стенки, доказана экономическая целесообразность замены ротационным редуцированием существующих технологий.

Работа выполнена по заказу ФГУП ММГШ «Салют», г. Москва. Исследования точностных характеристик, механических свойств и проведение усталостных испытаний полученных деталей, выполнены специалистами соответствующих лабораторий предприятия.

Разработка и внедрение технологии изготовления форсунок в производство выполнены автором совместно с ведущими инженерами

Семеновым А.Н. и Гавриковым И.В

Результаты работы внедряются на ФГУП ММПП «Салют». Детали, изготавливаемые по предложенной технологии, используются в газотурбинных авиационных двигателях, выпускаемых предприятием.

Возможные процессы изготовления трубных заготовок

Ротационными, как правило, называются методы, в которых одному или нескольким элементам системы заготовка-инструмент придается вращательное движение. Так, принудительное вращение может задаваться либо заготовке, либо одному или нескольким деформирующим элементам (роликам), либо одновременно и тому и другому. Общим для таких процессов является локальный очаг деформации и, как следствие, малое (в сравнении со стандартными процессами) рабочее усилие. К их достоинствам относятся также универсальность и сравнительно невысокая стоимость деформирующего инструмента, а также возможность получения поковок со значительно меньшими припусками, чем при ковке или штамповке. Кроме того, ряд ротационных методов обработки металлов давлением позволяет получать более высокие механические свойства готовых изделий, чем при изготовлении их традиционными методами. Типичными же недостатками большинства ротационных методов являются низкая в сравнении с традиционными процессами производительность (за исключением ротационного обжатия) и ограничения по форме деталей (как правило, только осесимметричные тела вращения).

Традиционно к ротационным методам относят следующие группы процессов обработки металлов давлением: - ротационная вытяжка; - ротационное обжатие; - раскатка дисков; - сферодвижная штамповка; - развальцовка.

Посредством ротационной вытяжки получают детали типа тонкостенных оболочек, трубчатые тонкостенные детали и детали в виде валов. Более подробное описание процесса представлено ниже.

Ротационным обжатием (в ряде изданий - ротационным обжимом) называют процесс периодического деформирования вращающейся заготовки пульсирующими вырезными бойками, часто имеющими профиль, соответствующий профилю наружной поверхности готовой детали [9].

Процесс ротационного обжатия проводится чаще всего в горячую, но в ряде случаев (обычно при изготовлении небольших деталей) применяют и холодное ротационное обжатие.

Классификация процессов ротационного обжатия проводится по исполнению рабочей оснастки. На рис. 1.3 представлена схема типичного устройства для ротационного обжатия.

При помощи этого процесса получают широкий спектр различных валов и труб, имеющих бурты, фланцы, законцовки и т.д. Этот процесс рекомендуется при необходимости изготовления крупногабаритных валов и осей, как полых, так и сплошных. Также его используют в тех случаях, когда от изделия требуются повышенные механические свойства (производство ружейных, автоматных и пистолетных стволов).

Основным недостатком этого процесса является высокая сложность оборудования и рабочей оснастки (как при изготовлении, так и в эксплуатации) и, как следствие - высокая себестоимость получаемых деталей, что не позволяет применять процесс ротационного обжатия в мелко- и среднесерийном производстве.

Процесс раскатки дисков разработан относительно недавно и до сих пор практически не использовался в серийном производстве.

Сущность процесса раскатки дисков (рис. 1.4) заключается в деформировании зажатой пинолями стана вращающейся штампованной заготовки одной или двумя парами роликов, имеющих независимые приводы, как для совершения вращательного движения, так и для поступательного движения в двух плоскостях. Во многом эта схема аналогична хорошо известному процессу раскатки колес, но имеет ряд особенностей [44].

Кроме высоких свойств готовых изделий, достоинствами процесса являются возможность получения деталей со значительно меньшими припусками, чем при горячей объемной штамповке, а также меньшая (в сравнении со штамповкой) энергоемкость процесса, за счет многократного снижения рабочего усилия.

Недостатками процесса можно считать необходимость в изготовлении уникального оборудования (раскатного стана), а также необходимость в подготовке структуры заготовок под раскатку.

Сущность процесса сферодвижной штамповки (штамповки обкатыванием) заключается в локальном воздействии на поверхность заготовки инструментом, расположенным под углом к оси заготовки и совершающим одновременно осевое и колебательное движения относительно некоторой точки, называемой центром качания (рис. 1.5) [51]. При таком характере движения инструмента деформацией охвачена не вся поверхность заготовки, а лишь ее часть, причем очаг деформации непрерывно перемещается по поверхности заготовки.

Сферодвижная штамповка рекомендуется для изготовления деталей типа фланцев дисков, торцевых зубчатых венцов, а также полых деталей типа «втулка» или «гильза» с небольшим отношением высоты к диаметру. Также сферодвижной штамповкой можно редуцировать либо наоборот, раздавать с утонением стенки трубные заготовки.

Сферодвижная штамповка производится в холодном состоянии для материалов с пределом прочности до 700 МПа, свыше этого значения - в полугорячем состоянии.

Основными достоинствами процесса являются высокая равномерность деформаций, возможность изготовления деталей сложного рельефа, увеличение стойкости оснастки, бесшумность оборудования. К недостаткам следует прежде всего отнести невысокую производительность процесса и сложное специализированное оборудование, необходимое для осуществления процесса.

Оценка допустимой степени деформации при обратном ротационном редуцировании

Существенным вопросом при разработке новой технологии ротационной вытяжки является выбор схемы деформирования, то есть, выбор конкретного метода (прямого или обратного) для осуществления процесса. Каждый из методов обладает своими преимуществами и недостатками. Так, для обратной ротационной вытяжки характерны существенное увеличение рабочего усилия по сравнению с прямым методом, образование значительного наплыва и существенные ограничения по длине обрабатываемых деталей. Однако же, как будет показано ниже, использование прямой ротационной вытяжки не всегда позволяет получать детали необходимой геометрии из ряда сплавов.

Как уже было сказано выше, особенность деталей исследуемого класса состоит в постоянной толщине стенки при переменном диаметре по длине детали. Выбор процесса (ротационное редуцирование трехроликовым устройством) подразумевал, что оправка будет использоваться только в качестве дополнительного элемента, придающего процессу большую устойчивость. Впрочем, не исключалась и возможность небольшого (в пределах допуска на утонение) обжатия стенки детали после ее «укладки» на оправку, с тем, чтобы улучшить качество внутренней поверхности.

В начале работ в качестве оптимального метода изготовления было предложено использовать прямую ротационную вытяжку.

Во всех первоначальных экспериментах с использованием прямого метода РВ на стадии апробации раскатной головки наблюдалось трещинообразование в конической части детали (см. также Главу 3 и Главу А). Анализируя характер образования дефектов, был сделан вывод о том, что необходимо изменить схему процесса. Основанием для этого послужил анализ напряженно-деформированного состояния материала в зоне перехода с большего диаметра на меньший (конической части) в момент деформирования.

На внутренней поверхности детали было выделено несколько характерных точек (рис. 2.1). Если рассмотреть схему напряженного состояния при прямой ротационной вытяжке, то можно видеть, что в момент внедрения ролика, в точках 1 (переход с большего диаметра на коническую поверхность) и 2 (середина конической поверхности) осевое напряжение -растягивающее, что неизбежно должно приводить к разрушению материала, как только суммарное растягивающее напряжение превысит предел прочности материала. Причем, учитывая, что материал исследуемого класса деталей (ХН60ВТ), при достаточно небольших деформациях (от 4 до 10%) резко теряет пластические свойства, то трещины могут возникать даже несколько раньше.

Деформированное состояние также несколько различается: в первую очередь в точке 1, где при прямом ротационном редуцировании будут возникать деформации растяжения, а при обратном возможно возникновение деформаций сжатия. Возникновение деформаций сжатия в точке 5 для прямого метода объясняется образованием «волны» перед фронтом ролика.

Для устранения дефекта было принято решение использовать обратную ротационную вытяжку (инструмент движется в направлении, противоположном направлению течения материала). Действительно, рассматривая схему напряженного состояния для обратной ротационной вытяжки (рис. 2.2), можно видеть, что осевое напряжение в критических точках (1 и 2) будет сжимающим. Таким образом, опасности разрушения под воздействием растягивающих напряжений не возникает в принципе.

Экспериментальное установление зависимостей между параметрами получаемых деталей и факторами процесса

Насколько можно судить, толщина стенки практически не изменилась, т.е. ролики двигались эквидистантно оправке на расстоянии 1,2 мм.

После несложных расчетов было установлено, что при практически полном соответствии раскатанных образцов чертежу по диаметру обжатой части, наблюдается несовпадение по углу конусной части детали. Это вызвано тем, что ролики рассчитаны на номинальный диаметр обжатой части детали (6 мм), в то время как существующие оправки позволяют получить (не утоняя стенку) только максимально возможный диаметр (6,6 мм).

Также было обнаружено, что наблюдается смещение внутреннего конуса относительно наружного примерно на 1,5...2,0 мм, т.е. точка начала деформирования была рассчитана не вполне верно. Отклонение точки начала деформирования от теоретического значения являлось, скорее всего, следствием больших люфтов используемого станка, не позволяющих точно выставить раскатную головку.

При исследовании внутренней поверхности на трех образцах были обнаружены микротрещины. Во всех трех случаях трещинообразование начиналось от середины конусной части. При этом на двух образцах (301001 и 311001) трещины имели ярко выраженный осевой характер, т.е. в данном случае ресурс пластичности металла был полностью исчерпан, и деформация проникала во внутренние слои металла, «выламывая» его жесткими блоками.

На образце 021101 микротрещины имели принципиально иной характер. Прежде всего, все трещины были расположены перпендикулярно оси детали и Ц д имели неглубокое залегание. Такой характер трещин может быть объяснен расползанием окисной пленки либо закатанной окалины (заготовки после термообработки не были подвергнуты очистке) в результате действия осевых напряжений. На образце 011101 микротрещин обнаружено не было. Практически все эксперименты были проведены при режиме: f = 0,33 мм/об; to = 300 об/мин. При таких условиях примерное время ф изготовления одной детали составляло 3 мин. При изменении скорости подач до f = 0,5 мм/об, а частоты вращения - до со = 350 об/мин качество поверхности существенно не изменялось, а время изготовления одной детали сокращалось до 2,5 мин., но возникала опасность смещения резцедержателя, ввиду чего для данного оборудования изменение технологических параметров процесса в большую сторону было признано нежелательным.

Все описанные выше эксперименты проводились с использованием прямой схемы ротационного редуцирования, т.е., направление движения деформирующего инструмента совпадало с преобладающим направлением течения материала заготовки. Несмотря на предпринимаемые попытки предотвратить образование микротрещин на внутренней поверхности детали и разрушения деталей в районе перехода с большего диаметра на меньший, прямой процесс не давал стабильных результатов, вследствие чего после проведения анализа напряженного состояния (см. также Главу 2), было предложено использовать обратный метод.

Применение обратного ротационного редуцирования позволило устранить опасность разрушения заготовок, но вызвало появление ряда проблем: в частности, из-за возникающего осевого прогиба детали максимально допустимую осевую подачу раскатной головки пришлось ограничить величиной f= 100 мм/мин. (при больших значениях подач заготовка теряла устойчивость, и возникающий прогиб достигал величин до 2 мм).

Проведенные предварительные эксперименты позволили сделать следующие выводы: - Оптимальным технологическим режимом для получения исследуемой детали является следующий: величина осевой подачи раскатной головки находится в диапазоне f = 70...100 мм/мин.; частота вращения шпинделя, -со = 200...300 об/мин; - Оптимальной схемой процесса для данного класса деталей является обратная ротационная вытяжка; - Увеличение количества переходов приводит к усталостному разрушению материала детали. Оптимальным количеством является 2 перехода, для чего следует использовать раскатную головку, жестко закрепленную на суппорте станка; - Термообработка не приносит существенного улучшения технологических качеств материала. Возникающая в процессе термообработки окалина требует непропорционально большой трудоемкости на ее очистку с внутренней поверхности, причем ввиду малого диаметра детали ее невозможно удалить каким-либо экономичным способом. - В том случае, если термообработка необходима, предпочтительно использовать термообработку в инертной среде или вакууме, во избежание образования окалины.

Методика конструирования оснастки

Одновременно назначают ориентировочные значения подач и частоты вращения шпинделя. Данные по числу оборотов для большинства материалов можно взять, например, из справочника по листовой штамповке В.А. Романовского [10]. В случае аустенитных коррозионностойких сталей и жаропрочных сплавов целесообразно задавать число оборотов шпинделя в диапазоне о = 200...300 об./мин., при осевых подачах/= 100...150 мм/мин.

По методикам, приведенным ниже или разработанным ранее [1], [5], [15], определяют размеры вспомогательной оснастки (опорных колец и сепаратора).

После определения рабочего усилия (см. Главу 2) выбирается модель станка, на котором может быть реализована ротационная вытяжка данной детали. В том случае, если имеющиеся на предприятии специализированные станки по каким-либо причинам не позволяют изготовить деталь, выбирается базовый токарный станок, который будет модернизирован под ротационную вытяжку.

После определения всех исходных данных, конструкторскому бюро предприятия или организации, в которой предполагается изготовить станок и оснастку, выдается техническое задание на их проектирование и изготовление. При составлении технического задания необходимо учитывать следующие аспекты: 1) базовое оборудование не должно подвергаться существенной переделке; 2) в конструкции раскатной головки должны по возможности использоваться стандартные и легкозаменяемые комплектующие (в первую очередь — элементы крепежа и уплотнения); 3) конструкция раскатной головки должна обеспечивать легкий доступ к рабочему инструменту для его оперативной замены; 4) в конструкции раскатной головки должна быть предусмотрена автоматическая защита от перегрузки; 5) станок должен обеспечивать автоматическую подачу СОЖ во время работы и должен быть снабжен емкостью для сбора СОЖ.

Получив экспертную оценку стоимости станка и его модернизации, зная режимы обработки и стоимость инструмента, необходимо оценить экономическую эффективность внедряемого процесса. В случае замены ротационной вытяжкой существовавшей ранее технологии достаточно произвести сравнение себестоимости деталей по двум технологиям. В случае же запуска в производство нового изделия, рассчитывается срок окупаемости расходов на его внедрение (расходов на проектирование и изготовление оснастки, станка и пр.). Для ротационной вытяжки деталей из исследуемого диапазона, т.е., относительно крупносерийных и не требующих большой трудоемкости, нормальным сроком окупаемости процесса считается 2 года. Ниже будут приведены экономические показатели для технологии, разработанной для детали «Форсунка».

В том случае, если внедрение технологии оправданно, изготавливаются вся недостающая оснастка и оборудование и создается программа ЧПУ.

После того, как станок ротационной вытяжки собран и установлен, проводится тестирование программы: сначала вхолостую (без заготовки), затем с использованием заготовки. Зачастую даже тестирование вхолостую позволяет выявить ряд ошибок, которые необходимо устранить (например, незапланированные простои). В том случае, если деталь изготавливается из дорогого сплава (например, жаропрочного хромоникелевого сплава), целесообразно проводить первое тестирование программы на заготовках из более дешевых сплавов (12Х18Н10Т, Ст. 20 и т.п.).

Тестирование программы позволит также оценить правильность выбранных режимов, формы и размеров заготовки. После корректировки всех этих факторов программа ЧПУ окончательно дорабатывается и выпускается опытная партия деталей с ее использованием.

После проверки деталей из опытной партии на соответствие чертежу и требованиям к эксплуатации, в случае положительного результата производится уточнение маршрута обработки, в случае необходимости назначаются дополнительные операции (например, термообработка) и проводится уточнение экономической эффективности от внедрения процесса. В том случае, если окупаемость процесса удовлетворяет требованиям предприятия, производится решение о внедрении процесса в серийное производство.

На сегодняшний день существует несколько методик расчета и конструирования основной и вспомогательной деформирующей оснастки для роликовых раскатных головок. [5], [15]. Часть из них была подробно рассмотрена в Главе 1. Однако, поскольку эти методики создавались для случая РВ с принудительным утонением стенки, в них в том или ином виде используется величина изменения толщины стенки за проход. В случае такой разновидности РВ как ротационное редуцирование, эти методики использовать не удастся, поскольку утонение стенки в этом случае незначительно и не оказывает существенного влияния на процесс. В связи с вышесказанным, потребовалось создать методику расчета и конструирования деформирующих элементов и вспомогательной оснастки для случая ротационного редуцирования.

Как было сказано выше, существует большое количество разновидностей роликов, используемых для ротационной вытяжки цилиндрических деталей. Ролики для РВ изготавливают, как правило, из сталей типа ШХ15, ХВГ и 5ХНМ. Разумеется, для каждой разновидности, методика расчета основных геометрических параметров может несколько различаться, однако, существует ряд общих принципов, которые можно представить в виде математических формул.

Похожие диссертации на Исследование и разработка технологии для получения трубчатых заготовок из жаропрочных и коррозионностойких сплавов методом ротационного редуцирования