Совершенствование технологии и конструкции волок для изготовления шестигранных профилей на основе моделирования в системе "заготовка-инструмент"

• Автор: Малаканов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И КОНСТРУКЦИЙ ВОЛОЧИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШЕСТИГРАННЫХ
ПРОФИЛЕЙ
ЕЕ Требования к качеству шестигранных профилей
Е2. Способы волочения шестигранных профилей
ЕЗ. Волочильный инструмент для изготовления шестигранных профилей
1.4. Анализ известных исследований процессов волочения и редуцирования, напряженно-деформированного состояния волок
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВОЛОЧЕНИЯ И РЕДУЦИРОВАНИЯ ШЕСТИГРАННЫХ ПРОФИЛЕЙ
2.1. Моделирование процесса волочения
2.1.1. Формоизменение круглой заготовки
2.1.2. Силовые условия деформирования
2.1.3. Разработка методики поиска рациональных параметров обжимной зоны многогранной волоки
2.1.4. Определение напряженно-деформированного состоянии заготовки
2.2. Моделирование процесса редуцирования
2.3. Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОГРАННОЙ ВОЛОКИ
3.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния монолитной многогранной волоки
3.2. Оценка прочности твердосплавных монолитных многогранных волок
3.3. Разработка методики определения натяга многогранной волоки
3.4. Моделирование напряженно-деформированного состояния секторной многогранной волоки
3.5. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВОЛОЧЕНИЯ И РЕДУЦИРОВАНИЯ ШЕСТИГРАННЫХ ПРОФИЛЕЙ. РАЗРАБОТКА НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
4.1. Построение кривой упрочнения и определение коэффициента трения
4.2. Определение усилия волочения шестигранного профиля
4.3. Исследование формоизменения круглой заготовки при волочении
шестигранного профиля
4.4. Исследование условий стабильного протекания процесса редуцирования
4.5. Исследование влияния величины натяга на стойкость многогранных
монолитных волок
4.6. Разработка новых технических решений
4.7. Расчет ожидаемого экономического эффекта
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Калиброванный многогранный металл широко используется в качестве исходной заготовки в машиностроении для изготовления деталей машин и приборов. Наибольшим спросом среди многогранных профилей пользуется калиброванный шестигранный прокат, который применяется при производстве крепежных деталей (болты, гайки) и арматуры соединения трубопроводов (штуцеры, переходники и др.).
Наиболее распространенный способ изготовления калиброванного шестигранника - волочение за несколько проходов исходной круглой заготовки через монолитные многогранные волоки с промежуточными операциями (отжиг, подготовки поверхности и т.п.). Основные недостатки такой технологии - большое количество технологических операций и сравнительная низкая стойкость многогранных волок.
Современные волочильные станы оснащаются специальными устройствами для редуцирования (проталкивания) заготовки в волочильный инструмент, применение которых устраняет операцию острения, что повышает производительность и снижает отходы. Однако, особенности механической схемы деформации при редуцировании (всестороннее сжатие) при определенных условиях приводит либо к продольному изгибу проталкиваемого участка, либо к его осадке, что создает определенные трудности практической реализации операции редуцирования. Поэтому поиск рациональных режимов деформирования, обеспечивающих стабильность процесса редуцирования, является актуальной задачей.
Следует отметить, что процессы волочения и редуцирования шестигранника из заготовки круглого сечения исследованы недостаточно полно, имеющиеся результаты исследований не позволяют с высокой надежность разрабатывать эффективные технологические процессы и проектировать инструмент высокой стойкости.
Поэтому определение рациональных режимов волочения и редуцирования с использованием современных методов исследования процессов обработ-

Геометрические параметры волоки соответствуют номинальным размерам волок-заготовок по ГОСТ 5426-76 (рис. 2.3, табл. 2.2).

Рис. 2.3. Форма и размеры твердотельной модели волоки по ГОСТ
Таблица
Геометрические параметры моделей волок по ГОСТ
Обозначение 8, мм О, мм Н, мм Ь, мм Ііі , мм Ь2, мм 2а, град
1980-0312 10,9 30,0 21,0 3,0 3,0 11,5 16
1980-0325 23,9 50,0 28,0 5,0 4,0 14,0 16
1980-0327 25,9 50,0 28,0 5,0 4,0 14,0 16
1980-0329 27,9 60,0 30,0 6,0 4,5 14,0 18
В начале процесса моделирования был заведомо определен контакт и взаимодействие заготовки с другими объектами. Контакт в «БЕРСЖМ-ЗЕ)» задавался в виде отсутствия или наличия относительного перемещения объектов и коэффициента трения.
Движение заготовки осуществлялось путем определения скорости перемещения захвата, которая равна паспортной скорости волочения цепного волочильного стана - 250 мм/с (скорость волочения при максимальном усилии цепного стана модели 2КМ-30-9).
Допущения, принятые при моделировании процесса волочения:
1. Схема напряженно-деформированного состояния - трехмерная.
2. Процесс является изотермическим.
3. Материал заготовки изотропный, упругопластический.