Совершенствование технологии проектирования и изготовления сложных штампов на основе моделирования процесса их эксплуатации

• Автор: Гавриленко, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 181 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРОБЛЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ШТАМПОВ ДЛЯ ЗАГОТОВОК СО СЛОЖНОЙ ОБЪЁМНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ
1Л Особенности процесса проектирования и технологии производства заготовок со сложной объёмной геометрией на базе модели поковки
1.2 Анализ опубликованных работ, касающихся проектирования, изготовления и эксплуатации штампов
1.3 Анализ проблем проектирования, технического уровня изготовления сложных штампов и штамповой оснастки в РФ и за рубежом

1.4 Современное представление о процессах механической обработки штампов

Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО - ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ШТАМПОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1 Анализ факторов, влияющих на процессы деформирования металла, форму и долговечность штампов
2.2 Разработка метода конечно-элементного моделирования процесса штамповки заготовки лапы бурового долота
2.2.1 Анализ термомеханического состояния штампа. Поля температур и интенсивности упругих напряжений

2.3 Расчет приспособляемости штампа

2.4 Оптимизация температурного режима процесса штамповки и выбора материала штампа
Выводы
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СКВОЗНОГО АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВ ДЛЯ ЗАГОТОВОК СО СЛОЖНОЙ ОБЪЕМНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ
3.1 Ввод исходных данных для проектирования поковки лапы
3.2 Методика автоматизированного проектирования «САПР-Долото»
3.3 Методика проектирования 3-О-модели поковки лапы долота
3.4 Методика проектирования З-О-модели штампа по
результатам анализа НДС от механического и теплового воздействия
3.5 Разработка алгоритма оптимального проектирования технологических процессов механической обработки штампов для изготовления поковок лап буровых долот
3.6 Выбор стратегии обработки, оптимальных режимов и параметров инструментов в интерактивном режиме с применением симуляции мехобра -ботки на базе 34) модели штампа
- расчет оптимальных усилий резания, момента и мощности
- выбор оптимального оборудования с учетом финансовых затрат
3.7 Методика контроля профиля заготовок
Выводы
4 ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Апробирование методики конструкторского проектирования
заготовок лап и штампов
4.2 Выбор стратегии обработки штампов
4.3 Выбор инструмента
4.4 Определение режимов резания
4.5 Обоснование выбора оборудования для изготовления штампов
Выводы
5 ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
5.1 Результаты внедрения новой системы сквозного проектирования и изготовления штамповой оснастки для выпуска заготовок со сложной объемной геометрией
- методика расчета экономического эффекта от внедрения разработок
- определение стойкости штампов
- стойкость прессовых штампов
- стойкость молотовых штампов
5.2 Расчет экономического эффекта от внедрения результатов исследований
Выводы
Общие выводы
Условные обозначения
Список литературы

Буровые шарошечные долота - основной породоразрушающий инструмент для строительства глубоких и сверхглубоких скважин в нефтяной и газовой промышленности, геологоразведке, при бурении взрывных скважин на открытых карьерах добычи руд для черной и цветной металлургии, добычи угля, шахтной добычи золота и алмазов, щебня для строительства дорог, сложных инженерных сооружений, мостов, тоннелей, морских платформ, молов, портов и др.
Разнообразие буримых пород, способов бурения, конструкций скважин и др. условий обуславливает необходимость выпуска около 700 самых различных типоразмеров долот для любых видов бурения.
От наличия, стойкости и эффективности работы долот прямо зависят показатели и затраты на бурение во всех этих отраслях в РФ и за рубежом, исчисляемые многими сотнями миллионов долларов. Во всем мире ведутся интенсивные исследования и затрачиваются большие средства на решение проблем, касающихся улучшения проектирования, технологий и материалов для изготовления буровых долот.
Поэтому производство долот отнесено к особо важному, стратегическому.
Ни в одной отрасли нет механизмов, работающих в таких экстремальных условиях, как буровое долот. Это и многотонные знакопеременные нагрузки, колебания колонны, абразивная среда, давление в сотни атмосфер.
В долоте необходимо выполнять высокоточные многорядные комбинированные подшипники качения и скольжения, а также упорные подшипники в опорах лап и подвижно закрепленных шарошках с породоразрушающими элементами в виде фрезерованных наплавленных или вставных твердосплавных зубьев. Технология включает использование механообрабатывающих центров, плазменную наплавку твердого сплава на опор-

основывались на точных значениях эффективного диаметра фрезы в точке резания. Если это не обеспечено, то возможны грубые ошибки в расчетах величин подачи, поскольку последние зависят для заданной скорости резания от числа оборотов фрезы.
Не менее важным является и то обстоятельство, что при использовании в расчетах скорости резания номинальной величины диаметра фрезы (Бс), эффективная или действительная скорость резания при малой глубине реза будет намного меньше расчетной. Это справедливо для таких инструментов как фрезы с круглыми пластинами (особенно при малых диаметрах фрез), концевые фрезы со сферическим концом.
При обработке трехмерных поверхностей диаметры резания должны меняться в зависимости от геометрии прессформы или штампа. Одним из возможных решений этой проблемы является разбиение обрабатываемой поверхности на отдельные сегменты или части с вертикальными стенками, которые будут иметь относительно плавную геометрию. Далее с использованием специальных программ в автоматизированной системе технологической подготовки производства можно добиться удовлетворительных компромиссных результатов в установлении параметров резания для каждого участка или сегмента.
Одним из важнейших параметров, требующих контроля при чистовой обработке закаленных штамповых сталей, служит глубина резания, которая не должна превышать 0,2/0,2 (ар/аД мм. Это необходимо для того, чтобы избежать избыточного прогиба режущего инструмента и элементов крепления с целью обеспечения высокой точности соблюдения допусков на размеры и геометрические формы обрабатываемых поверхностей штампа или прессформы.
Предварительный выбор режимов резания для обработки штампов проводится в соответствии с паспортными данными на соответствующий инструмент, маркой твердосплавных режущих пластин и маркой