Прессы для горячей объемной штамповки

4.3. Разработка пластического предохранителя для КГШП силой 25 МН

Конструкция предлагаемого предохранителя основывается на конструкции рассмотренной в [21]. Отличием предлагаемого предохранителя является то, что стяжные шпильки пресса не подвергаются изменению, за исключением возможного удлинения. Основная идея заключается в размещении под гидрогайками стяжных шпилек (рис. 59, б) контейнеров с пластичным материалом, который начинал бы деформироваться при заранее рассчитанной силе.

Для разработки предлагаемого предохранителя необходимо было выявить такие операции холодной объемной штамповки, при которых сила деформирования пластического материала не возрастала в течение процесса формоизменения. Для выявления подобных операция были произведены расчеты в программе QForm, результаты этих расчетов приведены в таб. 18

Таблица 18. Зависимость силы деформирования от хода ползуна для операций объемной штамповки

Исходя из соображений ограниченности пространства под гидрогайкой, а так же из желаемой простоты изготовления комплектующих предохранителя, для предохранения целесообразно выбрать операцию обратного выдавливания (таб.18 п.3).

Для определения силы, приходящейся на один контейнер предохранителя, а так же для расчета составляющих деталей было произведено моделирование в программе QForm v.4.2.

Деформируемым материалом была выбрана медь (М1).

Рис. 86. Конечно-элементная модель в программе QForm

Первоначальная форма заготовки для деформирования так же имеет значение, так как для того, чтобы сила деформирования в течении процесса, по крайней мере, не увеличивалась необходимо, чтобы обратное выдавливание проходило на стадии установившегося режима. Для этого необходимо предварительно продавить пуансон в заготовку на величину 5ч7 мм.

На рис. 86 представлена конечная модель, применяемая в программе QForm.

На рис. 86 представлены результаты расчета процесса обратного выдавливания. Одним из основных задач конструкции предохранителя является то, чтобы не допустить касания зоной очага деформации дна стакана (матрицы). Если же произойдет такое касание, то процесс деформации пластического материала заготовки выйдет из установившегося режима и как результат начнется резкий рост силы деформации.

Разогрев заготовки в процессе деформирования (рис. 86) способствует тому, что напряжение текучести в областях локального увеличения температуры сильно уменьшается, что не способствует росту силы деформирования.

Следующим этапом исследования был расчет инструмента. Здесь основным параметром нас интересующим являлось эквивалентное напряжение в пуансоне и матрице. Для расчета была выбрана инструментальная сталь Р18.

Общие выводы

Из проведенных расчетов перегрузок, на основании динамической модели КГШП, разработанной Свистуновым В.Е. было выявлено, что основные направления исследования следует вести в области перегрузки по моменту. Перегрузка по силе по нашим расчетам в относительных единицах меньше, но она есть, что так же подтверждается в ряде выводов, приведенных в обзоре (раздел 1.2.).

В настоящей работе перегрузки исследовались только для двух видов графиков зависимости технологического усилия от хода ползуна, это типовой график зависимости (ЭНИКМАШ) и график эффективной жесткости пресса. Очевидно, что моделирование только на этих графиках не может полностью отразить возникновение перегрузок, поэтому была решена задача построения графиков зависимости технологической силы деформации от хода ползуна для конкретных операций. Для этого взяты 4 типовые поковки: очень низкая - «лопатка», низкие - «шатун» и «крестовина» и мясистая, осесимметричная - «шестерня». Расчет велся для различных параметеров начального объема и температуры, определенной на основе аналитического обзора (раздел 1.5). Было принято, что начальная температура заготовки варьируется в пределах ±50oС, а объем в приделах ±1,5% от номинальных значений. Проведенные в программе QForm исследования показали, что разброс приведенных конечных усилий составил от ±7 МН для поковки «лопатка», ±4,5 МН, для поковки «шатун», ±2,5 МН для поковки «крестовина» и ±1,1 МН для поковки «шестерня». Кроме того исследования показали значительные отличия формы графика технологической силы этих операций, как от друг друга, так и от типовой кривой (ЭНИКМАШ).

Поскольку КГШП испытывает перегрузки и по силе и по моменту необходимо вести исследования в этих двух направлениях, т.к. показано в разделе 1.4 на сегодняшний день эффективных предохранителей для КГШП нет.

В области предотвращения перегрузок по силе предложен оригинальный способ пластического предохранения, основанный на применении процессов холодной объемной штамповки с условно-постоянной зависимостью силы деформирования от хода пуансона. Проведенные исследования ряда таких процессов (таб. 18) позволило сделать вывод, что в условиях ограниченности пространства под гидрогайкой стяжной шпильки для размещения предохранителя наиболее целесообразно применение процесса обратного выдавливания (таб. 18 п.3). По результатам исследования предложено конкретное решение, реализованное в форме эскизного проекта. Конструкция предохранителя состоит из пяти составных контейнеров, расположенных под каждой гидрогайкой стяжных шпилек.

Оптимальным материалом для пуансона является сталь Р18, а для деформируемого материала медь М1. При этом конструкция обладает достаточными прочностными характеристиками, о чем свидетельствуют проведенные расчеты.

Наряду с пластическим предохранением КГШП предлагается оснастить комплексом системного контроля усилия на основе тензодатчиков, расположенных на стяжных шпильках.

Таким образом, не решенными остаются две задачи, требующие дальнейшего исследования, это:

- разработка конструкции предохранителя по крутящему моменту;

- исследование перегрузки на основе реальных графиков технологической нагрузки.

Библиографический список литературы

1. Бузинов Ю.М. Модернизация механических прессов с целью предохранения их от перегрузок. Сборник «Модернизация кузнечно-штамповочного оборудовании». Л., Машгиз, 1961.

2. Власов В.И. Системы включения кривошипных прессов. М. «Машиностроение», 1969.

3. Волковицкий В.Ф. К расчёту усилий при перегрузке кривошипных горячештамповочных прессов. - «Вестник машиностроения», 1960, № 1.

4. Гирш И.И. Исследование ломких предохранителей механических прессов. ЦНИИТМАШ, кн. 17, М., Машгиз, 1949.

5. Головин Г.Ф., Зимин Н.В.; под ред. Шамова А.Н. Технология термической обработки металлов с применением индукционного нагрева. Л. : Машиностроение, 1990.

6. Грикке А.Х. Предохранители кривошипных прессов от перегрузок. Сборник «Техническая информация», Горький, ГОНТО Машпром, 1957.

7. Живов Л.И., Колесников Ф.И. О динамических нагрузках на рамные основания кривошипных прессов. «Известия вузов Машиностроение», 1969, №9.

8. Живов Л.И., Чумаков Б.Н., Дроздов Н.Г. Особенности динамики кривошипного горячештамповочного пресса для штамповки низких поковок. «Известия вузов. Машиностроение», 1971, №1.

9. Игнатов А.А., Игнатова Т.А. Кривошипные горячештамповочные прессы. М., Машиностроение, 1974.

10. Изотов Е.Н. Исследование динамики привода и предохранительных устройств кривошипных прессов при перегрузках. Диссертация. Московский автомеханический институт. М. 1959.

11. Изотов Е.Н., Розенблат М.М., Соков В.И. О применении муфты включения в качестве предохранительного устройства. - «Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 2.

12. Инженерные программы поставляемые ООО ТЕСИС. Deform. http://tesis.com.ru/software/deform/ (23 нояб. 2007).

13. Компьютерные системы моделирования пластических деформаций: Учебное пособие / Б.Г. Каплунов, Е.Г. Полищук, Д.С. Жиров, Е.В. Селюнина. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2000. - 67 с.

14. Ланской Е.Н., Соков В.И., Крук А.Т. О динамических нагрузках в элементах КГШП при выполнении технологических операций. «Кузнечно-штамповочное производство», 1983, №3.

15. Ланской Е.Н., Банкетов Л.Н. Элементы расчета деталей и узлов кривошипных прессов. М., Машиностроение, 1966.

16. Магазинер В.В., Розенблат М.М., Соков В.И. О расчете гидропневматических предохранителей листоштамповочных прессов. - «Кузнечно-штамповочное производство», 1961, № 1.

17. Маркович Б.Н. Выбор типа и определение основных параметров гидропневматических предохранителей кривошипных прессов. - «Кузнечно-штамповочное производство», 1959, № 9.

18. Маркович Б.Н. Исследование гидропневматического предохранителя кривошипных прессов. Сборник «Расчёт и конструирование кузнечно-прессовых машин», ЭНИКМАШ, кн. 2, М., Машгиз, 1960.

19. Перевертов В.П., Бочаров Ю.А., Марушкин М.Е. Управление кузнечными машинами в ГПС. - Куйбышев\:Кн. Изд-во, 1986.

20. Пруцков Р.Н., Опаренко В.Ф., Родов Г.М., Бугин О.П. Элементы расчета подшипников гидродинамического трения эксцентрикового вала кривошипных горячештамповочных прессов, работающих в режиме непрерывных ходов. Сб. ЭНИКМАШ. Вып. 25, М., НИИМАШ, 1971.

21. Расчетно-пояснительная записка к проекту гибкой производственной системы листовой штамповки из ленты усилием до 1МН. 2-ая редакция в 9-ти книгах. Завод-втуз при ЗИЛе, М., 1988

22. Ровинский Г.Н. Прессовое оборудование листоштамповочных цехов. М., Машгиз, 1960.

23. Родов Г.М., Иванов В.А. О динамических нагрузках в кривошипных прессах. «Кузнечно-штамповочное производство», 1972, №3.

24. Свистунов В.Е. Кузнечно-прессовые машины. Готовится к изданию в РИЦ МГИУ, 2008

25. Соловцов С.С. Безотходная разрезка сортового проката в штампах. М., Машиностроение, 1985

26. Сторожев М.В. при участии Н. Копылова. Основы расчетов кривошипных прессов. «Вестник промышленности», 1935, №10, 11.

27. Тепинкичиев В.К. Экспериментальное исследование срезных предохранительных муфт. - «Станки и инструменты», 1946, № 10/11.

28. ЦБКМ. Типовой расчёт холодновысадочных автоматов КНЧI-7, М. 1962.

29. Чубуков В.А., Матвеев А.Г. Исследование динамики перегрузки и распора кривошипных горячештамповочных прессов простого действия. Сборник научных докладов VI Международной конференции "Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий". - М.: МГИУ, 2006.

30. Фейгин М.М. Конструирование и расчёт пружинных предохранителей кривошипных прессов. - «Кузнечно-штамповочное производство», 1962, № 14.

31. Хуан Шу-хуай. Определение расчётного крутящего момента предохранителей механических прессов. - «Вестник машиностроения», 1958, №1.

32. Хупфер П. Динамические нагрузки в кривошипных прессах. - Кузнечно-штамповочное производство, 1988, №2.

33. FEMUTEC: Simulating Manufacturing.

http://www.femutec.de/en/solutions/index.html (25 нояб. 2007).

34. Transvalor : Simulation software for material forming processes http://www.transvalor.com/forge_gb.php (25 нояб. 2007).

Размещено на Allbest.ru