Метод расчета и оптимизация конструкций матриц для штамповки сложнопрофильных деталей
Диссертация
Опыт эксплуатации показывает, что можно выделить три принципиально различные причины выхода инструмента из строя: поломку, усталостное разрушение и износ. Поломки инструмента, которые происходят при количестве циклов нагружения N < 500, связаны с ошибками конструирования, нарушением технологии изготовления, режима эксплуатации. Эти поломки являются неизбежными издержками освоения нового… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МАТРИЦ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ И МЕТОДОВ ИХ РАСЧЕТА
- 1. 1. Конструктивные формы матриц для изготовления осесимметричных деталей
- 1. 2. 0. бзор конструктивных форм матриц для штамповки гаек 16 1.3.Виды разрушения матриц для холодной объемной штамповки
- 1. 4. 0. бзор существующих методов расчета многослойных матриц
- 1. 1. Конструктивные формы матриц для изготовления осесимметричных деталей
- 2. 1. Расчет распределения давления на инструмент для штамповки заготовки шарового пальца
- 2. 2. Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке шестигранных деталей типа гаек
- 3. 1. Одномерные задачи оптимизации геометрических параметров многослойных матриц
- 3. 2. Расчет двухслойных матриц методом конечных элементов
- 3. 3. Обобщение на случай многослойной матрицы
- 3. 4. Алгоритм оптимального проектирования трехслойных матриц для штамповки сложнопрофильных изделий
- 4. 1. Результаты расчета инструмента для высадки заготовки шарового пальца
- 4. 2. Результаты расчета инструмента для высадки гаек
- 4. 3. Предлагаемые конструкции инструмента для ХОШ сложнопрофильных деталей
- 4. 4. Рекомендации к эксплуатации высокостойкого твердосплавного инструмента
Список литературы
- Hodbell А.С., Thomas A. Approachec to cheapter forgings. Metal forming. 1969, p.36.
- Холодная объемная штамповка стальных деталей в автомобильной промшленности. РТМ 37.002.098−73, М.:1974.
- Ганаго О.А., Евстратов В. А., Евстратова Т. Л. и др. Расчеты и совершенствование конструкций штампов для холодного выдавливания. -М.: Машиностроение, 1987. 64с.
- Вариантное конструирование матриц холодного выдавливания. Гвилава Э., Нозадзе Д. (Грузинский технический университет). Мецниереба да технол. 2004, № 7−9, с 98−101, 6 ил., табл.2 Библ. 8 Рус.- рез. англ., груз.
- Рыжеванов B.C., Лившиц Т. А., Блинков А. Н. и др. Конструктивные особенности твердосплавного инструмента для обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1982.- № 6.-С.6−13.
- Рыжеванов B.C., Лившиц Т. А., Блинков А. Н. Особенности изготовления твердосплавного инструмента для обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1982.- № 6.- С. 13−18.
- Лившиц Т.А., Рыжеванов B.C. Твердосплавной инструмент для холодного выдавливания поршневых пальцев // Кузнечно-штамповочное производство. 1988.- № 3.- С. 10−11.
- А.с. № 473 540 СССР, МКИ В21С 25−02. Матрица для прессования изделий / Ганджа И.Д.(СССР). № 1 980 185/25−27. Заявлено 25.12.73- Опубл.4.06.75. Бюлл. № 22.
- Заявка № 55−13 826. Япония, МКИ B21J 13/02. Твердосплавная матрица (Япония). Заявлено 25.03.75- 0публ.13.05.80.
- А.с. № 595 048, МКИ B21J 13/02. Сборная матрица / Тулянкин Ф. В., Зиндер A.M., Гришина Н. Е. и др. (СССР) № 2 342 737/25−27. Заявлено 05.04.76- Опубл. 28.02.78. Бюлл.№ 8.
- А.с.№ 967 654 СССР, МКИ B21J 13/02. Твердосплавная матрица / Плетнев В. Н., Файнштейн А. Я. и Картошкин М. П. (СССР) № 3 286 830/25−27. Заявлено 13.05.81- Опубл. 23.10.82.- Бюлл. № 39.
- А.с. № 1 301 541 СССР, МКИ И210 5/08. Матрица для холодной высадки стержневых изделий / Полянский Ю. С., Трабельский Н. Ю. и Хатрус В. Н. (СССР) № 3 853 028/25−27. Заявлено 14.02.85.- Опубл. 07.04.87.Бюлл.№ 13.
- А.с.№ 910 298 СССР, МКИ B21J 5/08. Способ изготовления матрицы для холодной высадки / МагалинВ.П., Магалин К. В. и Магалин А. В. (СССР) № 2 906 121 /25−27.Заявлено 04.04.80- Опубл. 07.03.82. -Бкшт№ 9.
- Заявка 6 422 436 Япония, МКИ B21J 13/02- B21D 37/02 / Мацунага Сюити- Анга эндзиниарингу к.к. № 62 — Сер. 2(2).-1989. — 6. -С.233 -237.
- Заявка 6 422 437 Япония, МКИ B21J 13/02- B21D 37/02 / Мацунага Сюити- Анга эндзиниарингу к.к. № 62 — 180 685. Заявлено 20.07.87- Опубл. 25.01.89//Кокай токкекохо. Сер 2(2). — 1989. — 6. -С.239 -242.
- Патент на изобретение № 2 240 890 RU С1 7 B21J5/08, 13/02. Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий /Закиров Д.М.,
- Газизов Х.Ш., Валиев Р. Ш. Заявлено 07.07.2003- Опубл.27.11.2004. Бюлл. № 33.
- Патент на изобретение № 2 245 209 RU С1 7 B21J13/02, 5/08. Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий /Закиров Д. М. Газизов Х.Ш., Валиев Р. Ш. Заявлено 05.08.2003- 0публ.27.01.2005. Бюлл. № 3.
- РТМ 37.002.0208−81. Объемная штамповка крепежных деталей конструктивные и технологические расчеты. Руководящий технический материал. КТИавтометиз, Горький, 1983.
- А.с. № 583 854 СССР, МКИ B21J 5/08. Матрица для высадки / Яроцкий А. Я. (СССР) № 2 328 972/25−27. Заявлено 01.03.76- Опубл. 1977.-Бюлл. № 46.
- Ильюшин А.А., Ошбалов П. М. Упругопластические деформации полых цилиндров. МГУ, 1960, 206 с.
- Писаренко Г. С., Можаровский Н. С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Киев: Наукова думка, 1981,196 с.
- Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях. Береснев Б. И., Мартынов Е. Д., Родионов К. П., Булычев Д. К., Рябинин Ю. Н., -М.: Наука, 1970, с.23−28.
- Жернаков B.C., Газизов Х. Ш., Валиев Р. Ш., Ермоленко А. Н. Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке круглых деталей. Вестник УГАТУ, 2006. Т.7, № 1 (14). С. 192 195.
- Афанасьева Г. И., Евстратов В. А. О причинах выхода из строя пуансонов для холодного выдавливания стальных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1974. -№ 4. -С.7−10.
- А.с. № 797 244 СССР, МКИ С21Д 1/78 Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали / Абдулаев Г. И., Шахтахтинский М. Г., Сулейманов Н. М. и др. (СССР). Опубл. 1979, ДСП.
- Хомяк Б.С. Твердосплавный инструмент для холодной высадки и выдавливания. -М.: Машиностроение, 1981. -184с.
- Олендер J1.A., Ящерицын П. И., Вике И. Я., Изготовление и эксплуатация твердосплавного холодновысадочного инструмента. Минск: Беларусь, 1966. — 56с.
- Белков Е. Г. Лавриненко Ю.А. Распределение давления на стенки матрицы при холодной высадки стержневых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1976. -№ 6. -С.6 — 7.
- Исаченков Е.И. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Машиностроение, 1978. — 208 с.
- Степанский А.Г., Даленко Т. Ю., Кошкин А. Н. и др. Автоматизированная экспертная система оценки надежности инструмента холодновысадочных автоматов // Кузнечно-штамповочное производство. -1993. -№ 4. -С.9−11.
- Krainer Е., Schillddler A. Ptotschnig R. und Hribernik В., Kapfenberg Mit. Abbildungen. Charakterisishe Werkeugbriiche in der Schadensanalyze // Berg, und Hutterman-Monatch. -1982. B.127. — S. 343 — 350.
- Упрочнение инструмента для производства метизов / Алимов В. И., Оноприенко В. Г. // Обзорная информация. Метизное производство / ЦНИИ инф. и техн.-экон. исслед. черной металлургии. -1991. -№ 2. -С. 1−21.
- Жернаков B.C., Кузьминых А. А., Якупов Р. Г. Ж60 Проектирование составного холодновысадочного инструмента. М .: Машиностроение, 1999.-221с.
- Евстратов В.А. Основы технологии выдавливания и конструирования штампов. Харьков: Вища школа, 1987. -144 с.
- Бондарь В.Г. Повышение иносостойкости твердосплавного инструмента с покрытием из нитрида титана // Порошковая металлургия. -1980. № 7. — С.24−26.
- ЛуценкоГ.И, Еремин В. И., ГлущенкоБ.А. Пути повышения стойкости холодновысадочного инструмента //Металловедение и термическая обработка металлов. -1991. № 8. — С.24 -26.
- А.с. № 722 965, С21 D 9/22, С 21 D 1/78. Способ термической обработки быстрорежущих сталей / Барыкин Н. П., Святкин B.C., Кузьминых А. А. и др. (СССР). Бюлл. 1980. -№ 11.
- Выбор опробование и внедрение новых высокостойких штамповых сталей для холодного игорячего деформирования напредприятиях различных отраслей промышленности: Отчет о НИР / У КРНИИСПЕЦСТ, А ЛЬ- Политаев Ю. М. № 1 860 024 634. — Запорожье, 1987. -73с.
- Кулешевская З.М. Твердосплавный инструмент для холодной высадки // Машиностроительное производство: Обзорная информация / ВНИИТЭМР. Вып.З. -М., 1989. -48с.
- Кудрявцев И.В., Минисарян А. А., Мазепа А. Г. Исследование возможности упрочнения бандажированных колец из аустенийной стали внутренним давлением вязкопластической среды. -Кузнечно штамповочное производство, 1970, № 8, с.14−16.
- Мищунин В.А. К расчету и конструированию цилиндрических матриц штампов для холодного прессования с твердосплавными вставками. -Кузнечно-штамповочное производство. 1965, № 1, с.14−16.
- Трахтенберг Б.Ф., Векслин И. И. Методика расчета и конструктивные особенности скрепленного инструмента для холодной объемной штамповки. Куйбышев, 1969, 136с.
- Рыжеванов B.C., Кущ Э.В., Запрессовка твердосплавных матриц при нагреве обоймы токами высокой частоты. -Кузнечно-штамповочное производство. 1968, № 2, с.9−11.
- Максимов Л.Ю. Пути совершенствования контейнеров для прессования тонкостенных изделий. -Кузнечно-штамповочное производство. 1964, № 2, с.14−16.
- Ziegler W., Derinoz N.A. Auslegung von hochbelastbaren. Werkzeugen zum indirekten, geschmierten Kaltstrangpresse. -Metal. 1980, 34, № 6, P. 526−531.
- Ларман Э.К. Проектирование и производство артиллерийских систем.-М.: Военное издательство министерства вооруженных сил Союза ССР, 1949, 300с.
- Навроцкий Г. А. Холодная объемная штампока.- М.: Машиностроение, 1973, 295.
- Дьячук В.П. Сокращенная методика расчета контейнеров и матриц штампов скрепленной конструкции. -Кузнечно-штамповочное производство. 1980, № 7, с.9−11.
- Пономарев С.Д. Расчеты на прочность в машиностроении. -М.: Машгиз, 1958, 360с.
- Выбор оптимальных параметров для инструмента холодной объемной штамповки и разработка методов его упрочнения. ВНТИЦ. № 2 827 040 607.-М., 1981.- 113с.
- Максимов Л.Ю., Гольман Д. Д. Выбор рациональных размеров контейнеров// Исследование и расчет элементов конструкций мощных гидравлических прессов и другого металлургического оборудования. -М.: Труды ВНИИметмаш, № 1. 1960. С. 80−101.
- Кузьминых А.А., Газизов Х. Ш. Оптимизация геометрических параметров многослойных матриц с твердосплавной вставкой// Изв. Вузов. Черная металлургия, № 3, 1999. С. 48−51.
- Закиров Д.М. и др. Численные методы проектирования многослойных матриц. -Уфа: Изд. УГАТУ, 2003. 48 с.
- VDI-Richtlinien 3176, Vorgespannte Presswerkzeuge fur das Kaltumformen, 1964.
- Дьячук В.П., Золотухин H.M., Щербина B.B., Перерва А. В. О расчете составных матриц с твердосплавными вставками. Кузнечно-штамповочное производство, 1972. -№ 9, — с. 16−19.
- Labedski W. Ogolne zasady proektowania matrys. Mechanik. 1981. -P7, 336−345.
- Трахтенберг Б.Ф. Стойкость штампов и пути ее повышения. Куйбышев. Кн. изд. 1964, -с.279.
- Гудушаури А.Г., Паповко Г. Я. Сборка деталей с гарантируемым натягом в условиях колебаний. Проблемы прочности. -1986. -№ 2.- С.78−81.
- Пимштейн П.Г., Турицын А. А., Борсук Е. Г. О прочности многослойных сосудов высокого давления новой конструкции. Проблемы прочности. 1986, № 9. -с. 110−113.
- Дьячук В.П., Золотухин Н. М., Перерва А. В. Исследование составных контейнеров. Кузнечно-штамповочное производство, 1978. -№ 1, — с.25−26.
- Трахтенберг Б.Ф. Современные тенденции в проблеме стойкости штампов. Кузнечно-штамповочное производство, 1981. -№ 8, — с.27−29.
- Haus-Jiirgen. Wibmeier Computeranterstutztes Auslegen von Fleibprebwerkzeugen. Drahtwelt. 1985. № 12, -263−267.
- Абрамов И.В., Турыгин Ю. В. МКЭ для расчета напряженного состояния деталей с автофретированными охватывающими деталями. Проблемы прочности. 1987. № 3. — 105−108.
- Аксенов Л.Б., Богоявленский К. Н., Рудаков М. Ю., Совершенствование конструирования штампов на основе расчета их напряженного состояния. Кузнечно-штамповочное производство, 1981. -№ 3, — с.10−12.
- Полухин В.П., Андрианов Н. Ф., Новиков А. В., Попова Е. В. Численное исследование напряженно-деформированного состояния составного рабочего инструмента, собранного с натягом. Известия Вузов. Черная металлургия. -1983. № 3. — с.47−50.
- Галлагер Р. Метод конечных элементов. -М.: Мир. 1984. 428 с.
- Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов. -М.: Машгиз. 1960. 743 с.
- Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. -М.: Мир. 1979. 744 с.
- Новый метод экспериментального исследования распределения давления на стенки контейнера при холодной осадке в закрытой полости. Векслин И. И., Шостак Б. Ю., Ананская Н. А., Трахтенберг Ю. Б. -Кузнечно-штамповочное производство, 1979, № 1, с. 11−12.
- Ганаго О.А., Марченко B.JL, Ковтун В. В. Расчет и оптимизация конструкций осесимметричных матриц для холодной объемной штамповки// Кузнечно-штамповочное производство. 1985. № 9. С. 21−24.
- Балангин В.И. Расчет бандажированных матриц с секционированными вкладышами. Порошковая металлургия. 1983. -№ 6. -с. 103−105.
- Stiffness and derection analysis of comlex Structures Turner M.J., Clough R.W., Martin H.C., Topp L.J. J. Aeronaut Sci., 1956, v.23, № 9, p.805−324.
- Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975, 541 с.
- Зенкевич O.K. Метод конечных элементов. От интуиции к общности. сб. переводов «Механика» — М.: 1970, № 6, с.90−103.
- ЕтренгГ., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977, 349 с.
- Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976,464 с.
- Метод конечного элемента в механике деформируемых тел / Войнберг Д. В., Городецкий А. С., Киричевский В. В., Сахаров А. С. Прикл. механика, 1972, т.8 № 8 с.3−28.
- Розин J1.A. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977, 129 с.
- Морозов Е.М., Никишков Г. П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980, 254 с.
- Хворостухин JI.A., Шишкин С. В. Напряженное состояние кольца подшипника с полым тонкостенным валом.//Изв. вуз. Машиностроение.1978. -Nil. С.34−40.
- Кузьминых А.А., Газизов Х. Ш., Якупов Р. Г., Шевелев А. А. Исследование напряженного состояния составного цилиндра с шестиугольным контуром полости.// Изв. вуз. «Черная металлургия». -1994. -N5. -С.38−40.
- Газизов Х.Ш., Кузьминых А. А. Расчет соединений с натягом методом конечных элементов. Изв. Вузов «Машиностроение». -1994. -N7−9. С.58−61.
- Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М.: Машиностроение, 1983, 200с.
- Унксов Е.П., Сафаров Ю. С. К вопросу применения поляризационно-оптического метода для решения задач обработки металлов давлением, Труды ЦНИТМАШ, 1973, № 115, с.
- Унксов Е.П., Сафаров Ю. С., Гаращенко В. Н. Исследование контактных напряжений при обратном прессовании. Труды ЦНИТМАШ, 1973, № 115, с.12−16.
- Иванов С.К., Ганаго О. А. Давление на стенки штампа при закрытой прошивке -Кузнечно-штамповочное производство, 1969. № 3, с. 3−6.
- Охрименко Я.М., Копыский Б. Д. Экспериментальное изучение давления пластического металла на стенки инструмента (при сжатии в глухой полости.), -Кузнечно-штамповочное производство, 1961, с. 6−7.
- Огородников В.А., Букин-Батырев, Сивак И.С. Деформации и напряжения при холодной высадке заготовок в сферических матрицах. -Кузнечно-штамповочное производство, 1977, № 4, с. 11−14.
- Журавлев А.З. Экспериментальное определение давления на стенки закрытого ручья при вытеснении металла в узкую торцовую щель. -Кузнечно-штамповочное производство, 1972, № 10, с. 10−12.
- Золотухин И.И., Энтин Э. З. Поляризационно-оптический метод исследований деформаций в пластически -деформируемых моделях из оргстекла. -Кузнечно-штамповочное производство, 1963, № 1, с. 2−4.
- Прозоров А.В., Костава А. А., Упанян З. Г. Исследование напряженно- деформированного состояния при прямом прессовании. -Кузнечно-штамповочное производство, 1970, № 8, с. 5−7.
- Унксов Е.П., Сафаров Ю. С. Исследование напряжений на стенках контейнера при обратном прессовании. -Кузнечно-штамповочное производство, 1970, с.1−5.
- Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1979. -215 с.
- Степанский Л.Г. Расчеты реактивных нагрузок на инструмент при обработке металлов давлением. -Кузнечно-штамповочное производство, 1978, № 5, с. 2−5.
- Журавлев А.З. Давление на стенку при штамповке в закрытом ручье с затеканием металла в углы. -Кузнечно-штамповочное производство, 1966, № 8, с.4−6.
- Мортиросян Ф.А. Определение поля напряжений и размеров очага пластической деформации при обратном выдавливании. Изв.вузов. Сер. «Машиностроение», 1966, № 12, с. 32−34.
- Белков Е.Г., Лавриненико Ю. А. Распределение давлений на стенки инструмента при холодной высадке стержневых изделий. Кузнечно-штамповочное производство, 1976 № 6, с. 6−7.
- Кузьменко В.И. Исследование и оптимизация процесса холодного выдавливания стержневых деталей с коническими элементами : Дисс. .канд. техн. наук. ХПИ. Харьков, 1982.
- Свирид Г. П. Исследование пластического формоизменения металлов в процессах обработки металлов давлением численным методом конечных элементов: Дисс. .канд. техн. наук. /ФТН АН БССР, 1974.
- О.А.Ганаго, Е. В. Субич. Определение напряженного состояния. -М.: Машиностроение, 1987. 68с
- Моделирование холодной и горячей объемной штамповки в QForm. Андрей Мазурин, «САПР и графика» № 8, 2000.
- Lange К. On the stress distribution in prestressed extrusion dies under non-uniform distribution of internal pressure. International Journal of Mechanical Sciences. T.27, v.3. 1985. -P.169−175.
- Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. -М.: «Мир», 1989.-510 с.
- DEFORM — программный комплекс для моделирования процессов обработки металлов давлением. Андрей Харламов, Андрей Уваров. «САПР и графика», № 6,2003.
- Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. -М.Мир. 1984.624 с.
- Когаев В.П., Дроздов Ю. Н. Прочность и износостойкость деталей машин. -М.: Высшая школа. 1991. 319 с.
- Кузьминых А.А., Газизов Х. Ш., Закиров Д. М. Повышение несущей способности составных трехслойных цилиндров// Изв. вузов «Черная металлургия». N 5. 1996. С.38−41.
- Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование. -М., «Мир».-1983.479 с.
- Серенсен С.В., Когаев В. П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. -М.: Машиностроение. 1975. 488 с.
- Воробьев А.З., Олькин Б. И., Стебенев В. Н., Родченко Т. С. Сопротивление усталости элементов конструкций. -М.: Машиностроение. -1990. 239 с