Разработка металлосберегающих технологий вытяжки-отбортовки осесимметричных деталей с отверстием в дне на основе анализа закономерностей деформации при наличии управляющих факторов

• Автор: Титов, Антон Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И СИМВОЛОВ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ОТВЕРСТИЕМ В ДНЕ
1.1. Классификация и применение осесимметричных деталей с
отверстием в дне
1.2. Основные технологические процессы производства осесим-
метричных деталей с отверстием в донной части, резервы экономии материалов и применяемые материалы
1.3. Технологичность и требования к деталям, полученным вы-
тяжкой-отбортовкой
1.3.1. Технологичность и требования к деталям, полученным вытяжкой
1.3.2. Технологичность и требования к выполнению отбортовки
1.4. Анализ теоретических исследований отбортовки, вытяжки и
вытяжки, совмещенной с отбортовкой
1.5. Схемы и способы производства полых деталей, интенсифицирующие их формообразование
1.6. Оборудование для производства осесимметричных деталей с
отверстием в донной части
Выводы и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ВЫТЯЖКЕ, СОВМЕЩЕННОЙ С ОТБОРТОВКОЙ ПРИ НАЛИЧИИ УПРАВЛЯЮЩИХ ФАКТОРОВ
2.1. Классификация осесимметричных деталей и определение видов деталей для исследований
2.2. Исходные уравнения теории пластичности для анализа процессов вытяжки-отбортовки
2.3. Основные допущения и расчётная схема процесса
2.3.1. Допупцения
2.3.2. Расчётная схема
2.4. Раздача отверстия коническим пуансоном - оправкой
2.4.1. Начальный этап контакта заготовки и пуансона-оправки
2.4.2. Этап деформирования, связанный с прилеганием заготовки к оправке
2.5. Анализ деформирования донной части заготовки
2.5.1. Деформационные параметры
2.5.2. Действующая сила формообразования дна
2.5.3. Напряжения в дне при действии управляющих факторов
2.5.4. Дрейф нейтральной окружности и влияние торцового нагружения на
предельный коэффициент неполной отбортовки
2.6. Анализ деформирования фланцевой части заготовки
2.6.1. Силовые факторы
2.6.2. Напряжённо-деформированное состояние фланца

2.7. Динамика процесса вытяжки-отбортовки и соотношение радиальных напряжений фланца и дна
Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ КОЛЬЦЕВЫХ ЗАГОТОВОК ВЫТЯЖКОЙ СОВМЕЩЕННОЙ С НЕПОЛНОЙ ОТБОРТОВКОЙ
3.1. Материалы экспериментальных исследований
3.1.1. Механические свойства и химический состав
3.1.2. Механические испытания на растяжение
3.1.3. Результаты испытаний
3.2. Исследование технологической схемы вытяжки, совмещенной с неполной отбортовкой
3.2.1. Влияние толщины материала
3.2.2. Влияние радиуса скругления кромки пуансона
3.2.3. Влияние диаметра отверстия
3.3.4. Влияние удельной силы прижима
3.2.5. Влияние силы торцового поджатия
3.2.6. Силовые параметры процесса. Адекватность математической модели
3.3. Определение предельного деформирования
3.3.1. Экспериментальные исследования предельного деформирования
3.3.2. Исследование предельного деформирования при торцовом поджатии
3.3.3. Проверка адекватности модели
3.4 Исследование деформаций методом делительных сеток
3.5 Исследование микроструктуры и твёрдости образцов
Выводы
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Методика разработки металлосберегающих технологических
процессов
4.1.1. Основные этапы разработки технологических процессов
4.1.2. Алгоритм проектирования металлосберегающих технологий
4.1.3. Программа расчета основных технологических параметров вытяжки-
отбортовки
4.2 Разработка металлосберегающих технологических процессов
и внедрение результатов исследований
4.3. Конструкторско-технологические решения осуществления
процесса вытяжки, совмещенной с отбортовкой
4.3.1. Новые устройства для вытяжки, совмещенной с отбортовкой
4.3.2. Штампы для изготовления деталей «Каскад» и «Сепаратор»
4.4. Использование результатов работы в учебном процессе
4.4. Экономические расчеты
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ и символов
Бо - диаметр заготовки, мм;
Бб - диаметр отбортовки по средней линии, мм;
Бм, Бп - диаметр матрицы и пуансона соответственно, мм;
Бф - диаметр фланца, мм;
ё0, ёк - исходный и конечный диаметр отверстия соответственно, мм;
Е - модуль упругости, МПа.
Н, Ь - высота детали и отбортовки соответственно, мм;
П - модуль упрочнения, МПа.
ко, кв - коэффициенты отбортовки и вытяжки соответственно; кп - предельный коэффициент вытяжки-отбортовки;
Р, Рв - сила деформирования и силы вытяжки соответственно, кН;
<3, р — сила действия прижима и контрприжима соответственно, кН;
Л - коэффициент нормальной анизотропии;
Щ - радиус отбортовки по средней линии, мм;
11т - текущий радиус отверстия, мм;
гм, гп - радиус закругления кромки матрицы и пуансона, мм;
Бо - толщина заготовки, мм;
5ф , 8гат - толщина фланца и минимальная толщина в опасном сечении, мм; а - угол обхвата заготовкой инструмента, град.;
5 - относительное удлинение, %;
Ер - радиальная и окружная деформация соответственно, %; бп - деформация по толщине материала, %; у - угол конусности пуансона, град.; р - коэффициент трения;
р - текущий радиус точки заготовки в данный момент деформирования, мм;
а8 - временное сопротивление разрыву, Мпа;
сгт или <45 (а02) ~ предел текучести (условный) металла, МПа;
стр, сто - радиальное и тангенциальное напряжение соответственно, МПа;
о; и е, - интенсивность напряжений и деформаций, МПа;
Ч'ш - относительное сужение поперечного сечения образца при растяжении в момент образования шейки, %;

6 и формообразующий пуансон 2, в котором выполнены каналы под плунжер 4 и рабочую среду, используемую для обеспечения торцового сжатия на кромке отверстия заготовки 8. Рабочая среда размещена в ёмкости 6, соединённой каналом с рабочим пространством под плунжером. Давление передается с помощью
~ . Рис. 1.17. Отбортовка с под-
среды 3, которая сжимается плунжером 4. г
пором жидкостью, находя-
Для предотвращения обратного выхода щейся в полости пуансона рабочей жидкости предусмотрен клапан 7, а для возврата плунжера в исходное положение - пружина 5.
Сила прижима, необходимая для осуществления процесса, находится по формуле:
P-s (2,
Q = 2л;о<Дп

+ S0 v3Rt R°,
(1.13)
где а5 - предел текучести, МПа; Rт - текущий радиус отверстия, мм; щ - коэффициент трения; Бо - толщина заготовки, мм.
Сила деформирования приближенно определяется зависимостью:

+ >slnfl+(RT-Ro)
л/3 л/3

P = (1,3-1,5)ttRt2
На рис. 1.18 [61] показана схема
отбортовки, аналогичная схеме рис. 1.17. Отличие состоит в том, что жидкость находится в полости матрицы 3, которую сжимают до определенного давления плунжером 4.
Заготовка 1 с отверстием предварительно отбортовывается пуансоном 2 в матрице 3 на высоту Н. Высота полости матрицы Н должна быть не менее радиуса гм скругления ее донной

(1.14)
Рис. 1.18. Отбортовка с подпором жидкостью, находящейся в полости матрицы