Разработка методики проектирования штамповки коленчатых валов с направленным волокнистым строением

• Автор: Майстров, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ, УТОЧНЕНИЕ ЦЕЛИ И
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ.
1.1. Технологические процессы штамповки коленчатых валов
1.2. Влияние волокнистого строения на эксплуатационную 19 стойкость детали. Анализ технологических процессов штамповки
1.3: Теоретические методы исследования в обработке давлением
1.4. Экспериментальные методы исследования в. обработке 36 давлением.
1.5. Теоретические основы процесса гибки
1.6. Выводы, уточнение цели и постановка задач работы
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ*
2.1. Методика экспериментальных исследований
2.2. Физическое моделирование процесса гибки*
2.3. Исследование формоизменения заготовки при гибке
2.4. Компьютерное моделирование процесса гибки
2.5. Исследование макроструктуры поковки.при гибке
2.6. Компьютерное моделирование распределения волокон
макроструктуры при гибке
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАНОГО СОСТОЯНИЯ. И*
ЭНЕРГОСИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ГИБКЕ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ШТАМПОВКИ ПОКОВОК
КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ С НАПРАВЛЕННЫМ ВОЛОКНИСТЫМ
СТРОЕНИЕМ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение
В настоящее время актуальной задачей является повышение техникоэкономических показателей отечественного машиностроения в целом и конкурентоспособности продукции машиностроительного производства путем повышения качества, надежности и увеличения срока службы деталей машин.
Одним из основных методов получения заготовок для изготовления ответственных деталей, которые определяют надежность и качество машины в целом, является горячая объемная штамповка. Горячей объемной штамповкой изготавливают поковки различных конфигураций с минимальными трудозатратами и с наименьшим расходом металла. Как правило, достигают также минимальных энергозатрат. Особенно эффективно применение горячей объемной штамповки при массовом и крупносерийном производстве.
Получение качественных поковок главная задача кузнечноштамповочного производства. Вопросы качества поковок являются многоплановыми и решаются в различных направлениях.
1 Однако в настоящее время горячая объемная штамповка не всегда обеспечивает требуемое качество поковок, которое удовлетворяло бы современным требованиям машиностроения. Особенно это можно отнести к поковкам из стали, из которых изготавливают высоконагруженные ответственные детали типа коленчатых валов, подшипников, шаровых пальцев и различных направляющих[1].
Ранее проведенными исследованиями было установлено, что повышение эксплуатационной стойкости и долговечности таких деталей в значительной степени связано с распределением волокнистого строения материала относительно рабочей контактной поверхности[2-4].
Таким образом, одним из факторов, определяющих качество поковок и стойкость изготавливаемых из них деталей, является направленное распределение волокнистого строения в стальной поковке, т.е
макроструктура.
Вместе с тем, при горячей штамповке можно получить практически любое, заранее заданное направленное волокнистое строение поковки в определенном месте (поверхности) поковки, т.е. в том месте, где при работе детали получается износ трением.
Вопрос получения направленного волокнистого строения при штамповке поковок коленчатых валов недостаточно изучен. При использовании обычных методик проектирования технологических процессов штамповки зачастую невозможно получить требуемое направленное волокнистое строение в отдельных, наиболее изнашиваемых поверхностях деталей (соответственно поковок) [5-7].
Коленчатый вал является одной из основных деталей конструкции двигателя- автомобиля,, от надежности и долговечности работы, которого зависит безаварийная и безотказная эксплуатация автомобиля. Эти детали выходят из строя в основном вследствие значительного' изнашивания рабочих контактных поверхностей - шатунных и коренных шеек, которое приводит к появлению высоких ударных нагрузок в месте соединения с шатуном и центральных опорах крепления вала двигателя.
Наиболее распространенным способом изготовления поковок
коленчатых валов является горячая объемная- штамповка на молотах и кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП). Возможность проведения эффективной штамповки заготовок зависит от различных факторов:, исходное состояние и механические свойства деформируемого металла, способ перераспределения металла при штамповке, конфигурация инструмента, состояние рабочей поверхности инструмента (шероховатость, наличие смазочного материала и его вид).
При этом необходимо отметить недостаточную изученность и сложность технологических процессов штамповки поковок коленчатых валов, а также ограниченность литературных данных об особенностях формоизменения} напряженно-деформированного состояния, (НДС) и

поверхности.
При расчете процессов обработки давлением широко применяют также условие Зибеля:
Г = /М7Т ,
где ц - коэффициент трения, определяемый по пределу текучести, г -напряжение трения, сгг - напряжение текучести материала.
Закон трения Кулона подходит больше для расчета холодной деформации, закон Зибеля. применяют чаще для исследования процессов горячей деформации.
Однако в системе ЭРогт для учета трения применяют зависимость, объединяющую два закона трения, предложенную и экспериментально проверенную в работе [62]:
<Т -1,25(%)
При высоких контактных давлениях это уравнение дает такой же результат, как и условие Зибеля, а при низких давлениях силы трения зависят от него нелинейно.
Аппроксимацию среднего напряжения смпроводят непосредственно на основе экспериментальных данных, представленных в виде таблиц или графиков.
При использовании методов моделирования процессов ковки и штамповки решено большое количество практических задач обработки металлов давлением. Экспериментальная проверка полученных решений показывает достаточно хорошую сходимость теоретических и опытных данных.
Поэтому можно сделать вывод о том, что для исследования формоизменения, напряженно-деформированного состояния и энергосиловых параметров в настоящее время наиболее целесообразным является применение методов моделирования процессов ковки и штамповки.