Моделирование процессов штамповки крепежных изделий с головками прямоугольного сечения с целью совершенствования технологии изготовления и конструкции инструмента

• Автор: Семашко, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ГОЛОВОК СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ ХОЛОДНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Формирование головок стержневых крепежных изделий
с применением операции обрезки
1.2 Формирование головок стержневых крепежных изделий
с применением операции безоблойной штамповки
1.1. Задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБРЕЗКИ ГРАНЕЙ ГОЛОВОК ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ
2.1 Основные положения метода конечных элементов,
используемые в программном комплексе «DEFORM»
2.2 Исследование процесса односторонней обрезки граней
головок клеммных болтов по ОСТ 32.161-2000
2.3 Исследование процесса двухсторонней обрезки граней
головок клеммных болтов по ОСТ 32.161-2000
2.4 Совершенствование конструкции обрезного инструмента
Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ШТАМПОВКИ СТЕРЖНЕВЫХ КРЕПЕЖНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ГОЛОВКАМИ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
3.1 Исследование процесса штамповки головок клеммных
болтов по ГОСТ
3.2 Моделирование процесса безоблойной штамповки стержневых крепежных изделий с головками преимущественно прямоугольного
поперечного сечения
Выводы
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И КОНСТРУКЦИИ ШТАМПОВОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ БЕЗОБЛОЙНОЙ ШТАМПОВКИ НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА
4.1 Математические основы оптимизации геометрических параметров штампового инструмента для
безоблойной штамповки
4.2 Совершенствование технологии и конструкции штампового инструмента применительно к технологии
безоблойной штамповки
4.3 Отработка технологии безоблойной штамповки в
промышленных условиях
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Постоянная реконструкция верхнего строения пути и строительство новых железнодорожных магистралей, в том числе для прохождения составов большой массы с высокими скоростями, требуют расширения производства крепежных изделий прогрессивной конструкции с жесткими требованиями к качеству и надежности. В современных конструкциях железнодорожного пути, с использованием железобетонных, шпал широко используются стержневые крепежные изделия с головками преимущественно прямоугольного поперечного сечения - болты клеммные (ГОСТ 16016-79, ОСТ 32.161-2000) и болты закладные (ГОСТ 16017-79).
Массовое производство клеммных и закладных болтов осуществляют холодной объемной штамповкой (ХОШ) с использованием высокопроизводительных пресс-автоматов. К недостаткам применяемых технологий следует отнести:
- низкое качество изделий, вследствие образования сколов и заусенцев на гранях и опорной поверхности головок болтов;
- существенный расход металла (5-8% от массы крепежных изделий);
- низкая стойкость штампового инструмента.
Поэтому исследования, направленные на совершенствование процессов ХОШ крепежных изделий с головками преимущественно прямоугольного сечения, с целью снижения расхода металла, повышения качества болтов и стойкости штампового инструмента, следует считать важными и актуальными.
Технология изготовления стержневых крепежных изделий ХОШ строится на основе определения необходимого и достаточного количества формообразующих позиций. Опираясь на геометрию конечного изделия, размеры заготовки по позициям, расчетные данные по количеству позиций, диаметр исходного металла, расчетные данные об усилиях на каждой позиции и общего усилия штамповки, определяется требуемое по техническим характеристикам холодновысадочное оборудование.
Этот этап является наиболее сложным и сводится к решению алгебраических уравнений вида:
И-{Ф} = РД, (2.12)
где [К] - глобальная матрица коэффициентов - матрица жесткости;
{F} . глобальный вектор нагрузки.
Существует несколько методов построения разрешающей системы уравнений (2.12), базирующихся на постановках исходной задачи. В результате сведения задачи к решению системы алгебраических уравнений, относительно узловых перемещений находятся поля перемещений по исследуемой области. По определенным полям перемещений определяются поля напряжений. Более подробно основы МКЭ изложены в работах O.K. Зенкевича [65, 66,], Р. Галлагера [62], Д. Норри и Ж. де Фриз. [64].
2.2 Исследование процесса односторонней обрезки граней головок болтов клеммных по ОСТ 32.161-2000
Технологический процесс ХОШ клеммных болтов по ОСТ 32.161-2000 (рис. 1.3) включает следующие операции (рис. 2.2):
а) отрезка заготовки;
б) предварительная высадка конической головки;
в) окончательная высадка головки в виде шарового сёгмента, примыкающего к стержню, и торцевого цилиндрического участка с диаметром ~ 47 мм;
г) редуцирование участка стержня под накатку резьбы;
д) обрезка двух параллельных граней головки с опиранием сферической поверхности головки на матрицу;
е) накатка резьбы.