Описана методика проведения анализа зависимости между сменной производительностью труда и затратой вспомогательного времени при холодной штамповке. Приведена краткая характеристика существующих способов сокращения затрат вспомогательного времени в холодноштамповочном производстве. Показаны примеры применения современных средств механизации холодноштамповочных работ, направленные на уменьшение ручного труда, снижение трудоемкости и повышение производительности производства. Технологические процессы переработки листового проката, гнутых профилей и других материалов с помощью указанных средств механизации и автоматизации внедрены в производство на заводе "Орсельмаш" и рекомендованы к массовому применению на предприятиях машиностроения и металлообработки.

Викладено основні поняття й елементи теорії та практики листового штампування. Охарактеризовано граничні умови плину металу у процесі листового штампування. Систематизовано матеріал щодо закономірностей макроплину, зокрема нерівномірності деформації під час розділових і формозмінних операцій. Представлено навчальний матеріал та технологічні рекомендації щодо побудови режимів даних процесів на підставі наукового аналізу поводження металів і сплавів за пластичної деформації, зокрема, макроаналізу осередка деформації. Описано структуру автоматизованого проектування за умов використання ЕОМ.

Изложены основные понятия и элементы теории и практики листовой штамповки. Охарактеризованы граничные условия текучести металла в процессе листовой штамповки. Систематизирован материал относительно закономерностей макротекучески, в частности, неравномерности деформации во время разделительных и формосменных операций. Представлены технологические рекомендации по построению режимов данных процессов на основе научного анализа поведения металлов и сплавов при пластической деформации, в частности, макроанализа среды деформации. Описана структура автоматизированного проектирования с использованием ЭВМ.

Із використанням рівнянь двовимірної динамічної теорії пружності вивчено область застосування розроблених раніше одновимірних інженерних аналітичних методик оцінки динамічної міцності циліндричних і конічних матриць скінченної довжини, що мають вільні та закріплені торці, для штамповки бризантними вибуховими речовинами. Установлено, що у зв'язку з виникненням ефекту "розгойдування", що призводить до порушення у деяких випадках міцності, методику необхідно доповнити уточненими розрахунками за допомогою двовимірної моделі на великих інтервалах часу. Запропоновано нові методики проектувального та перевірного розрахунків циліндричних і конічних матриць скінченної довжини для процесів штамповки бризантними вибуховими речовинами.

Представлен критический анализ различных типов компенсирующих устройств, предназначенных для штамповочного оборудования. Описаны конструкция и принцип действия механического компенсатора с пятью степенями свободы. Приведена теория такого компенсатора и даны рекомендации по выбору его оптимальных размеров.

Описан принцип разработки режимов штамповки аустенитной нержавеющей стали, позволяющий повысить ее деформируемость за счет использования внутренних ресурсов пластичности материала заготовок.

Розроблено підходи до аналізу формозміни пластичних і малопластичних металів холодним об'ємним штампуванням (ХОШ) шляхом моделювання на базі методу скінченних елементів (МСЕ) для одержання виробів з прогнозованою та забезпеченою якістю з урахуванням комплексного впливу конструктивних, технологічних і фізико-механічних параметрів. Як показники якості визначено геометричну форму одержаних виробів з урахуванням пружної деформації, зміцнення та ступінь використання ресурсу пластичності здеформованого металу. Розвинуто математичні моделі процесів пресування, зворотного видавлювання стаканів, висаджування з метою одержання виробів необхідної форми, точності з прогнозованими властивостями здеформованого металу та виробів з забезпеченими властивостями. Запропоновано математичну модель формозміни ХОШ з накладанням диференційованого протитиску, величина якого визначається з урахуванням гідростатичного тиску в осередку деформації та збільшується зі зменшенням пластичності металу, що деформується та забезпечує деформування без руйнування малопластичних металів. Розроблено прикладні програми для автоматизації інженерних розрахунків під час удосконалення існуючих і створення нових процесів ХОШ вісесиметричних виробів прогнозованої та забезпеченої якості з пластичних і малопластичних сталей і сплавів. На підставі результатів моделювання встановлено конструктивні, технологічні та фізико-механічні параметри для створення та впровадження до виробництва нових ресурсозберігальних процесів.

Розвинуто теорію деформуємості заготовок складного профілю за умов межового формоутворення. Удосконалено методи оцінки ймовірності руйнування у найбільш небезпечних областях та комплексний підхід до розв'язання технологічних задач пластичної обробки матеріалів. Цей підхід базується на сумісному застосуванні феноменологічної теорії деформуємості та розрахункових методів, а саме: полів ліній ковзання; сумісного розв'язання рівнянь рівноваги й умов пластичності; подільних сіток; визначення напружено-деформованого стану за розподілом твердості; кінцевих елементів. Розроблено критерій руйнування для оцінки деформуємості заготовок за умов об'ємного напруженого стану та складного навантаження, що враховує вплив двох інваріантів тензора напружень, немонотонність навантаження та нелінійність накопичення пошкоджень, з використанням якого є можливим здійснення оцінки впливу історії деформування на ресурс пластичності в областях, близьких до руйнування. Базуючись на теорії пластичності, розвинуто метод математичного та комп'ютерного моделювання вибору матеріалів і раціональної схеми деформування. Запропоновано методи оцінки деформуємості заготовок за умов об'ємного напруженого та складного навантаження, а також оцінки параметрів пластичності, який передбачає використання двох показників напруженого стану, що враховують вплив першого та третього інваріантів тензора напружень, а також другого інваріанта девіатора напружень, за такого підходу вид траєкторії навантаження однозначно визначається умовами формоутворення заготовок.

  Скачати повний текст

Досліджено технологічні процеси зворотного видавлювання циліндричних виробів типу "стакан" з використанням гідропідпору та формування внутрішніх шліцьових поверхонь у глухих отворах, профіль яких відповідає профілю елемента сервокерування гідротрансмісії у тихохідних машинах. Ці процеси мають однотипні схеми напруженого стану (об'ємний напружений стан), а також передбачають спосіб формоутворення - холодне пластичне деформування, що спрощує створення розрахункового апарата, який дозволяє оцінювати межове формозмінювання заготовок і забезпечити необхідну якість готових виробів. Використання гідропідпору у процесі зворотного видавлювання дозволяє значно зменшити ступінь використання ресурсу пластичності. Для вдосконалення даних технологічних процесів досліджено їх механіку. Проаналізовано інформацію про напружено-деформований стан (НДС), що дозволяє надати кількісну оцінку використаного ресурсу пластичності, який визначає якість виробів. Дослідження НДС і деформованості заготовок у процесах з однотипною схемою напруження здійснено з використанням математичної та прикладної теорії пластичності, феноменологічної теорії деформованості, а також макроструктурного аналізу, методу твердості, експериментально-розрахункового методу сіток і наближеного інженерного методу.

Дисертація присвячена вдосконаленню і розвитку процесів холодного об'ємного штампування комбінованим видавлюванням порожніх деталей із фланцем. У роботі проаналізований процес комбінованого видавлювання, його силовий, кінематичний режими, формозміна і процес утворення дефекту. Розроблено методику розрахунку параметрів процесу і створені математичні моделі. Розроблено методику проектування технологічного процесу. Створено пакет програм для розрахункового модуля процесу комбінованого видавлювання. Основні результати роботи знайшли промислове застосування в проектуванні ресурсозберігаючих технологічних процесів із кращими техніко-економічними показниками.

Обгрунтовано шляхи підвищення ефективності виготовлення заготовок складного профілю з однотипним механізмом деформації та розроблено рекомендації щодо удосконалення технологічних режимів на основі теорії деформування. Досліджено технологічні процеси закочування пари поршень-шатун аксіально-роторного поршневого насоса та формування внутрішнього шліцьового профілю методом "охоплюючого" протягування. З'ясовано, що дані процеси поєднані однотипним механізмом деформації стиску та розтягу, що полегшує створення розрахункового апарату, який дозволяє оцінювати граничне формозмінювання заготовок і розробити інженерні методики розрахунків впливу основних параметрів процесів на якість готових виробів. Розроблено методи дослідження напружено-деформованого стану у процесах з однотипним механізмом деформації, засновані на поєднанні методів подільних сіток, твердості, а також сумісного рішення рівнянь рівноваги та умов пластичності.

Приведены разработки кафедры механики пластичности материалов и ресурсосберегающих процессов в области холодной объемной штамповки. Разработан и внедрен ряд технологических процессов и конструкций штамповой оснастки для получения точных изделий из пластичных и малопластичных металлов.

Рассмотрены схемы деформации при гибке и возникающие при этом изгибающие напряжения в зависимости от угла и внутреннего радиуса изгиба, а также упругих свойств материала заготовки.

Увагу приділено підвищенню ефективності процесів холодного об’ємного штампування за рахунок формування моделі матеріалів та розвитку методів розрахунку напружено-деформованого стану. Науковою основою вивчення зазначеної проблеми є феноменологічний підхід до формування моделі матеріалів. Набули подальшого розвитку методи розрахунку напружено-деформованого стану в процесах монотонного та немонотонного деформування. Показано доцільність застосування критеріїв деформовності у випадку простих і складних навантажень у процесах холодного об'ємного штампування. Вивчено процеси прямого вісесимметричного видавлювання, радіального видавлювання з подальшою осадкою, комбінованого радіально-прямого видавлювання. Показано, що третій інваріант тензора напружень впливає на ресурс пластичності. Вперше встановлено, що для операцій радіально-прямого видавлювання необхідно використовувати в критеріях руйнування показники напруженого стану, що враховують механізми руйнування зрізом і відривом. Встановлено залежність діаграм пластичності від інваріантів тензора напружень в діапазоні зміни безрозмірного показника напруженого стану від зсуву до двовісного розтягу.

Розглянуто питання підвищення ефективності технологічних процесів видавлювання та висадки трубчастих деталей з внутрішніми фланцями на торці на основі розвитку методик розрахунку та розробки рекомендацій з проектування технологій і оснащення холодного штампування. Розроблено математичні моделі процесів радіального видавлювання та висадки внутрішнього фланця з трубчастої заготовки, які дозволили визначити активні та реактивні навантаження на деталях штампового оснащення. За допомогою методу скінченних елементів визначено граничну формозміну і відхилення форми фланця у разі видавлювання та висадки. Результати теоретичного аналізу підтверджено фізичним моделюванням. Розроблено технологічні рекомендації, розрахункову програму і методику проектування технологічних процесів радіального видавлювання та висадки, спрямовані на підвищення точності і скорочення термінів проектних робіт. Запропоновано штампувальні переходи технологічних процесів виготовлення порожнистих деталей з внутрішнім фланцем і конструкції штампового оснащення для пресів простої та подвійної дії, а також способи видавлювання та висадки, що дозволяють підвищити характеристики міцності виробів і розширити номенклатуру виготовлення нероз’ємних з'єднань. Наведено технологічні рекомендації та схеми штампового оснащення для виготовлення деталей з внутрішнім фланцем.

Розглянуто процеси витягування вісесиметричних порожнистих виробів. Досліджено вплив величини диференційованого підпору фланця та відносної товщини заготовки на формоутворення виробів витягуванням. Визначено оптимальний кут верхнього конуса двоконусної матриці для комбінованого витягування. Розроблено спосіб обтиску з прикладанням диференційованого протитиску на внутрішню поверхню заготовки. Увагу приділено проблемам відбортування круглих отворів у вісесиметричних листових заготовках. Описано вплив кута конуса пуансона на силові режими та якість виробів у разі відкритої роздачі трубчастих заготовок.

Описаны и исследованы конструкции направляющей пары штампа для быстроходного штамповочного пресса холодной штамповки и обоснованы целесообразности ее применения. Конструкцией предусмотрено выполнение смазочных канавок направляющей колонны в виде тороидальной поверхности и сопряженной с ней профилированной поверхности. Рассматриваемая конструкция направляющей пары штампа для быстроходного штамповочного пресса обеспечивает повышенную надежность в процессе эксплуатации. С этой целью разработана математическая модель, позволяющая рассчитывать значения основных характеристик направляющей пары. На базе разработанной математической модели выполнен ряд расчетов для разных вариантов профилирования смазочной канавки направляющей пары. Проведенные расчеты показали повышение демпфирующей способности опоры при динамических нагрузках, по сравнению с традиционной конструкцией.

Показано можливість виготовлення порожнистого виробу заданої форми з необхідними властивостями здеформованого металу. На першому переході напівфабрикат отримують холодним комбінованим видавлюванням. На другому переході виконується витягуванням з потоншенням для зменшення товщини стінки та збільшення висоти виробу. За допомогою методу скінченних елементів встановлено параметри видавлювання, які забезпечують одночасну течію металу в двох напрямках та формоутворення виробу за знижених зусиль, а також необхідні розміри послідовно розташованих матриць для витягування з потоншенням. Визначено силові режими видавлювання, розподіли питомих зусиль на деформуючому інструменті, зусилля виштовхування напівфабрикату з матриці та напруження і деформації у напівфабрикаті. Видавлювання надало змогу одержати відповідне пропрацювання структури металу холодною пластичною деформацією в донній частині майбутнього виробу з досягненням необхідної межі текучості у здеформованому металі. Для витягування з потоншенням одержаного напівфабрикату, з урахуванням накопичених деформацій, виявлено залежність зусилля витягування від переміщення пуансону, кінцеву форму та розміри виробу, а також інтенсивність деформацій і ступінь використання ресурсу пластичності у здеформованому металі стінки виробу.

Розглянуто важливу науково-технічну проблему підвищення ефективності процесів обробки металів тиском на базі розвитку наукових основ механіки немонотонного пластичного деформування. На основі моделі анізотропно зміцнюваного тіла Деля-Бакхауза розроблено розрахунковий апарат, який дозволяє одержати достовірну оцінку напружено-деформованого стану при немонотонній пластичній деформації. Запропоновано фізичні рівняння для розрахунку компонент девіатора напружень при немонотонній пластичній деформації з урахуванням впливу кривизни траєкторій деформацій. Розвинено тензорну модель процесу накопичення пошкоджень при немонотонному деформуванні. Проведено теоретичні й експериментальні дослідження впливу кута злому траєкторії навантаження та величини використаного ресурсу пластичності перед зломом на залежність величини використаного ресурсу від кута злому траєкторії навантаження. За допомогою запропонованого розрахункового апарату виконано дослідження технологічних процесів обробки металів тиском, характерною ознакою яких є немонотонна пластична деформація. Оцінено вплив параметрів процесу радіального видавлювання з подальшою осадкою циліндричних заготовок на величину використаного ресурсу пластичності. Виконано оцінку величини використаного ресурсу пластичності при реалізації пластичної деформації металу поверхневого шару з багатократними розвантаженнями. Підібрано раціональні режими та параметри для реалізації ротаційної витяжки. Досліджено вплив параметрів процесу ротаційної витяжки на пластичність і стійкість процесу формозмінення листових заготовок при виготовленні осесиметричних деталей, підібрано раціональні режими для реалізації ротаційної витяжки на станках із ЧПК.

Встановлені оптимальні параметри швидкісного режиму рекристалізаційного відпалу холоднокатаної тонколистової сталі 08Ю, який забезпечує найкращу структуру й властивості для подальшої холодної обробки тиском. Досліджені температурно-часові режими подальшого перестарування і для запобігання процесів її природного старіння під час тривалого вилежування або транспортування. Запропонований спосіб та режими термічної обробки заготовок із готового листа прокату сталі 08Ю для полегшення їхньої деформованості та покращення штампованості з метою зменшення браку в процесі виготовлення виробів холодним деформуванням із глибоким та складним витягуванням.