Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, РАЗНОЕ

Исследование влияния технологических параметров на точность поковок при штамповке на КГШП

irina_krut2019 2150 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 86 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 13.01.2020
Выпускная квалификационная работа 86 с., 41 рисунок, 7 таблиц, 15 источников. Ключевые слова: ТОЧНОСТЬ, ГОРЯЧАЯ ОБЪЁМНАЯ ШТАМПОВКА, ВЫСОТА ПОКОВКИ, КОЭФФИЦИЕНТ ТРЕНИЯ, ТЕМПЕРАТУРА, СЛУЧАЙНАЯ ВЕЛИЧИНА, СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОЕ ОТКЛОНЕНИЕ, КГШП. Объектом исследования является влияния технологических параметров на точность поковок при штамповке на КГШП. Цель работы: исследование влияния технологических параметров на точность поковок при штамповке на КГШП с помощью компьютерного моделирования. Расчёт экономической эффективности реализации точной горячей штамповки на КГШП. В результате исследования были смоделированы процессы штамповки поковок при разных начальных значениях технологических параметров. Было изучено влияние каждого технологического параметра на усилие и точность штамповки, рассчитан экономический эффект от изменения точности, разработаны меры безопасности при работе на КГШП.
Введение

Повышение точности и качества заготовок – одна из основных задач технологии машиностроения. Важнейшей задачей при проектировании технологического процесса является выбор технологического оборудования. Оптимальное сочетание требований технологического процесса с возможностями оборудования позволяет добиться как повышения качества готовой продукции, так и улучшения условий эксплуатации самих машин. Наиболее ответственным является выбор штамповочного оборудования для завершения формообразования поковки. Поскольку оборудование определяет многие важнейшие критерии – оценки технологического процесса, то при выборе не стоит упускать ни один из них, так как в дальнейшем они могут существенно повлиять на показатели процесса. Поэтому многокритериальный подход к задаче выбора является наиболее правильным [6]. При формировании критериев выбора оборудования, связанных с качеством поковок, выделим один показатель - их точность. Проблема повышения точности поковок является общей при использовании любых видов штамповочного оборудования. Применение горячей объемной штамповки вместо свободной ковки приводит к повышению производительности труда в кузнечном цехе и снижению трудоемкости в механических цехах. Точность размеров штампованных деталей позволяет уменьшить припуски на механическую обработку, благодаря чему значительно сокращается расход металла на деталь. Точность поковок штампуемых на кривошипных горячештамповочных прессах (КГШП) существенно зависит от параметров технологического процесса и характеристик оборудования. Процесс штамповки на КГШП существенно отличается от формообразующих процессов, осуществляемых на других видах оборудования [4, 5]. Так, при штамповке на молотах возможна обратная связь и управление процессом формообразования путем нанесения дополнительного удара, осуществляемого оператором, который судит о соприкосновении штампов и окончании заполнения гравюры (Рисунок 1а). При этом это управление настолько сильное, что во многом подавляет действия случайных факторов. Штамповка на КГШП процесс прогностический, т.е. формирование поковки происходит за один рабочий ход, и этот процесс никак не корректируется (Рисунок 1б). Междуштамповая высота, устанавливаемая при настройке, в момент штамповки не регулируется, и погрешность в исходных параметрах заготовки неминуемо приводит к погрешностям в высоте поковок. Это влечет за собой необходимость соблюдения определенной стабильности всех параметров штамповки, для получения поковок требуемой точности [6]. Рисунок 1- Представление процесса объемной горячей штамповки моделью с обратной связью при штамповке на молотах (а) и прогностической моделью при штамповке на КГШП (б) Под точностью будем понимать точность высотных размеров какого-либо выбранного сечения поковки.
Содержание

Введение 5 Глава I. Обзор и анализ научно- технической и патентной литературы по теме диссертации. Выбор класса деталей для горячей штамповки на КГШП. Определение технологических параметров, определяющих точность поковок при штамповке на КГШП 7 1.1. Изучение и анализ технической и патентной литературы в области применения точной горячей штамповки в обработке металлов давлением 7 Анализ технической литературы 7 Анализ патентной литературы 14 1.2. Анализ технической и экономической эффективности технологических процессов точной горячей штамповки 27 1.3. Выбор для исследования типоразмера поковок, штампуемых на КГШП 34 Классификация поковок, штампуемых на КГШП 34 Глава II. Компьютерное моделирование процесса горячей штамповки выбранного класса поковок. Влияние изменения технологических параметров на изменение величины технологического усилия. 38 2.1. Моделирование процесса штамповки (DEFORMTM) 38 2.2. Цели исследовательской работы. 39 2.3. Определение усилия штамповки. 39 Исследование влияния технологических параметров на точность поковок типа «барабан» при штамповке на КГШП с помощью компьютерного моделирования 40 Исследование влияния технологических параметров на точность поковок типа «шестерня» при штамповке на КГШП с помощью компьютерного моделирования 47 Исследование влияния технологических параметров на точность поковок типа «каретка скоростей» при штамповке на КГШП с помощью компьютерного моделирования 55 Заключение 63 Глава ?V. Расчёт экономической эффективности реализации точной горячей штамповки на КГШП 64 1. Расчет потребного количества оборудования 64 2. Определение численности производственных рабочих 65 3. Расчет материальности 65 4. Расчет производственных площадей 66 5. Расчет капитальных вложений 66 6. Расчет на приобретение оборудования 67 7. Расчет затрат на оснастку 67 8. Расчет затрат на материал 68 9. Расчет зарплаты основных рабочих 68 10. Амортизация оборудования 68 11. Затраты на ремонт и обслуживание оборудования 68 12. Расчет затрат на электроэнергию 69 13. Затраты на аренду производственной площади 69 14. Затраты на содержание производственных площадей 69 15. Пример. Сравнение стоимости исходного и усовершенствованного варианта заготовки детали типа «барабан» 69 Заключение 71 Глава V. Разработка мер по охране труда и экологической безопасности горячештамповочного производства. 72 1. Анализ опасных и вредных факторов при проведении тех. процесса 74 2. Вопросы производственной (промышленной) санитарии 75 2.1. Нормализация факторов
Список литературы

1. Е.И. Семёнов «Ковка и штамповка. Справочник в 4 томах. Том 2», Москва: «Машиностроение», 2010 г.; 2. А.П. Атрошенко, В.И. Фёдоров «Металло-сберегающие технологии кузнечно-штамповочного производства», Ленинград: «Машиностроение», 1990 г.; 3. А.П. Атрошенко, В.А. Вагин «ГОРЯЧАЯ ОБЪЕМНАЯ ШТАМПОВКА», Санкт-Петербург, 1998 г. 4. Бочаров Ю.А. Кузнечно-штамповочное оборудование. – М.: «Академия», 2008. – 480 с. 5. Ланской Е.Н., Банкетов А.Н. Элементы расчета деталей и узлов кривошипных прессов.- М.: Машиностроение, 1966.- 380 с. 6. Аксенов Л.Б. Системное проектирование процессов штамповки. – Л.: Машиностроение. Ленингр.отд-ние, 1990, - 240 с. 7. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. 4-е изд., стереотип. - М.: Наука, Физматгиз, 1969 - 576 с. 8. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки.- Под редакцией Е. И. Семенова: Машиностроение, 1978. 311с. с ил. 9. Голенков В. А., Дмитриев А. М., Кухарь В. Д., Радченко С. Ю., Яковлев С. П., Яковлев С. С. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением. М.: Машиностроение, 2004. — 464 с. 10. Электронный ресурс: http://www.qform3d.ru . Дата обращения 10.10.2017. 11. Simufact Simulation of Manufacturing: Simufactforming. Электронный ресурс: https://www.simufact.com/module-hot-forging.html . Дата обращения 05.10.2017. 12. Электронный ресурс: http://www.deform.com . Дата обращения 10.10.2017. 13. Электронный ресурс: https://all-ecology.ru/. Дата обращения 14.05.2018. 14. Электронный ресурс: http:// www.works.tarefer.ru. Дата обращения 16.05.2018. 15. Электронный ресурс: http://www.freepatent.ru/patents/2509620. Дата обращения 19.05.2018.
Отрывок из работы

Обзор и анализ научно- технической и патентной литературы по теме диссертации. Выбор класса деталей для горячей штамповки на КГШП. Определение технологических параметров, определяющих точность поковок при штамповке на КГШП Изучение и анализ технической и патентной литературы в области применения точной горячей штамповки в обработке металлов давлением Анализ технической литературы Усилие деформации при штамповке в открытых штампах (в конечный момент формообразования поковки) обычно выражается в виде функции, зависящей от высоты паковки, размеров заготовки, условий деформирования, механических свойств материала и т.д. [5], Р = Р(h, Т, ?, ?, l1, l2, ... ) (1) где Р - усилие, действующее в конечный момент времени операции; h - расстояние между рабочими поверхностями штампа при действии усилия Р в крайнем нижнем положении ползуна; Т - температура деформирования; µ - коэффициент трения между деформируемым металлом и штампом; ? - степень деформации; l1, l2,... - линейные размеры штампуемой детали, от которых зависит усилие (например, размеры очага деформации). Благодаря наличию тех или иных изменений в исходных параметрах заготовки и технологического процесса усилие деформирования также может изменяться. Обозначим все параметры, определяющие усилие штамповки (кроме h), через х с соответствующим номером: Т - х1, µ -х2, ? -х3,...ит.д. Тогда: Р = Р(h, х1, х2 ... хn ) (2) где n - число параметров, определяющих усилие штамповки. В момент штамповки параметры принимают некоторые значения, заранее неизвестные, поэтому эти параметры можно трактовать как случайные величины. Таким образом, имеется система случайных величин х1, х2, х3... хn. Предположим, что их распределение подчинено нормальному закону, а их характеристики (математическое ожидание mxi и среднеквадратичные отклонения ?xi) известны. В этом случае усилие штамповки будет представлять функцию от случайных величин х1, х2, х3... хn. Поскольку на все параметры штамповки наложены ограничения, определяемые технологией, то можно предположить, что они сравнительно мало отклоняются от своего среднего значения. Тогда справедливо представить усилие Р в виде разложения в ряд Тейлора с оставлением членов только первого порядка малости: P=P_0+?(24&dP)/dh (h-h_0 )+?_(i=1)^n-??(24&dP)/(dx_i ) (x_i-m_xi ) ? (3) где Р0 = Р(h0, mх1,m х2 ... mхn ) — среднее расчетное усилие штамповки; h0 — точное значение желаемой высоты поковки. Высота поковки связана с усилием деформирования соотношением: h=H_0+P/c (4) где H_0=H_0^'+H_0^''- расстояние между рабочими поверхностями штампов при отсутствии усилия и выборе зазоров в системе; H_0^' - устанавливаемое при наладке расстояние между рабочими поверхностями штампов; H_0^'' - определяется по характеристике жесткости продлением линейной части характеристики до пересечения с осью абсцисс (рис. 2); c - коэффициент жесткости системы пресс-штамп, численно равный тангенсу угла наклона линейной части характеристики жесткости [6]. Рисунок 2- График жёсткости системы пресс-штамп Под жесткостью вообще подразумевается способность сопротивляться возникновению деформаций; жесткостью пресса по аналогии называется способность пресса сопротивляться возникновению упругих деформаций под действием деформирующего усилия [5]. При действии полезного сопротивления отдельные детали и узлы пресса смещаются относительно друг друга - прогибаются стол и рабочая плоскость ползуна, деформируется станина, что приводит к смещению направляющих клиньев и искривлению направляющих плоскостей, скручивается и прогибается коленчатый вал, получают ту или иную деформацию все детали, передающие нагрузку. В результате и формообразующие поверхности штампа изменяют свое положение относительно заданного при наладке без нагрузки. При этом смещение, зависящее от величины полезного сопротивления, может быть значительным, достигая нескольких миллиметров. Деформации деталей пресса являются упругими и по окончании процесса формообразования они исчезают, штампы возвращаются в первоначально отлаженное положение. При рассмотрении служебного назначения пресса видно, что наиболее важным параметром является суммарная деформация, определенная в штамповом пространстве пресса, в направлении движения ползуна, поскольку именно этот параметр определяет взаимное положение штампов. Поэтому коэффициент жесткости системы пресса определяется величиной усилия, прилагаемого к ползуну (столу) пресса и вызывающего увеличение штамповой высоты пресса на единицу длины. Для более точного определения коэффициента жесткости его следует вычислять как отношение разности номинального усилия и усилия, равного 0,3-0,4 номинального, к разности деформаций пресса при этих усилиях (допущение линейной зависимости между усилием и деформацией). Обратная величина коэффициента жесткости называется коэффициентом податливости пресса, для краткости говорят о податливости и жесткости, опуская термин «коэффициент». Величина коэффициента податливости, т. е. деформация на единицу силы, часто встречается в расчетах, ибо коэффициенты податливости отдельных элементов, воспринимающих усилие и расположенных последовательно друг за другом, можно складывать, и эта сумма соответствует общему коэффициенту податливости системы. В соответствии с вышеизложенным имеем следующие выражения для определения параметров жесткости. Рисунок 3- Типовая форма кривой характеристики жесткости пресса (горячештамповочный пресс усилием 6300 тс) Наиболее полно жесткость определяется так называемой характеристикой жесткости - кривой, показывающей зависимость суммарной деформации, измеренной по увеличению штамповок высоты, от величины усилия, приложенного к ползуну в диапазоне изменения силы от 0 до номинального усилия пресса [5]. Типовая форма кривой характеристики жесткости показана на рис. 3. На кривой можно без особого труда выделить три участка. На участке, соответствующем деформации ?3, имеет место быстрый рост величины смещения при весьма малом росте усилия. По существу здесь нет деформирования, а получается выбор зазоров в шарнирных соединениях, суммарная величина ,которых равна ?3; при этом внешняя сила, приложенная к ползуну, преодолевает лишь силу веса деталей, некомпенсированную уравновешивателями. При полном уравновешивании и некотором натяге в соединениях длина этого участка может быть сведена почти к 0. При длительной работе пресса и интенсивном износе несущих поверхностей шарниров и подшипников, наоборот, длина этого участка будет больше. Второй участок отличается более интенсивным ростом усилия. Кривизна характеристики определяется в основном начальной деформацией стыков, когда не вся поверхность стыков полностью воспринимает нагрузку, а также наличием неплотностей в соединениях (например, отжатие вкладышей в подшипниках коленчатого вала при их недостаточно тщательной пригонке). Если величина ?3 косвенно может служить показателем износа, то деформация на нелинейном участке кривой ?нел может быть принята как критерий качества сборки и пригонки поверхностей в соединениях. Вообще, чем меньше величина ?нел, тем лучше состояние машины. Последний участок кривой наиболее протяженный; характеристика жесткости на этом участке – прямая. Поскольку обычно криволинейная часть характеристики не выходит за пределы, соответствующие 25-30 % величины номинального усилия, то при оценке влияния жесткости на точность штамповки и затраты энергии принимают во внимание лишь линейную часть характеристики. При экспериментальных измерениях трудно выделить границу первого и второго участков, поэтому часто вообще первый участок при построении характеристики опускают. Коэффициент жесткости определяют лишь на базе третьей части характеристики по соотношению [5]: C_np = (P_ном-P_нел)/?_лин тс/мм (5) В нижней части характеристика заменяется прямой линией (рис. 3, показано пунктиром). Если теперь вернуться к определению величины коэффициента жесткости, то становится понятным требование определения коэффициента только при линейной зависимости усилия и деформации, иначе говоря, коэффициент жесткости определяется только на третьем участке, где производная dP/?(24&d?) постоянна. Коэффициент жесткости, отнесенный к приращению высоты штампового пространства, является основным параметром, но он далеко не полностью характеризует деформируемость системы пресса. Так, в прессах открытого типа имеет место поворот оси ползуна и взаимный перекос рабочих плоскостей ползуна и стола. Величина перекоса пропорциональна усилию, поэтому для прессов этого типа вводят дополнительный показатель жесткости - коэффициент угловой жесткости, обозначаемый C? и измеряемый в тонно-силах на радиан. Решая уравнение (4) относительно h, c учетом (3) можно получить [6]: h=H_0+P/c= H_0+P_0/c+?_(i=1)^n-?a_i (x_i-m_xi );? (6) где a_i=1/(С+?P/?h) ?P/?xi – функции, преобразующие погрешность параметра x_i в погрешность высоты поковки h. Случайные изменения значений параметров штамповки вызывают разную величину деформации пресса, что влечет за собой изменение высоты штампуемых поковок. При условии некоррелируемости случайных величин среднеквадратичное отклонение высоты поковок от размера h будет [6]: ?_h=v(?_(i=1)^n-?a_i^2 ?_xi^2 ?); (7) Будем считать, что поковка точная, если выполняется условие [6]: h_min?h?h_max; (8) где h_min,h_max- минимально и максимально допустимая высота поковки соответственно. Из предположения нормального закона распределения случайных величин …… следует, что их линейная функция h также будет распределена по нормальному закону. Это справедливо также, если технологические параметры имеют распределения, отличные от нормального, но среди них нет доминирующих, Тогда вероятность того, что высота поковки будет находиться в диапазоне от h_min до h_max, будет [6]: p(h_min?h?h_max )=1/2 [ф((h_0-h_min)/?_h )-ф((h_max-h_0)/?_h )]=ф(?h/(2?_h )); (9) где Ф – функция Лапласа (интеграл вероятности); ?h=h_max-h_min. Согласно предельным теоремам теории вероятности, практически рассеивание случайной величины не превышает трех среднеквадратичных отклонений от среднего значения. Следовательно, общий диапазон рассеивания высоты поковок может быть принят равным 6?_h. Тогда условие, что все штампуемые поковки будут удовлетворять заданной степени точности, примет вид [3]: ?_h??h/6; (10) Исследования подтверждают предположение о нормальном законе распределения высоты штампуемых на КГШП поковок. Пример гистограммы и выравнивающей кривой нормального распределения случайной величины высоты поковки заготовки турбинной лопатки показан на рисунке 4 [4]. Видно, что правило 3? для этого распределения выполняется. Рисунок 4- Гистограмма и выравнивающая кривая нормального распределения для случайной величины высоты поковок Для того чтобы обеспечить наибольшую вероятность получения точных поковок, необходимо выбирать [7]: h_0=(h_max+h_min)/2; (11) т.е. среднее значение высоты поковки в контролируемом месте должно быть равно середине допуска. Например, если требуемый размер высоты поковки ?20?_(-0,5)^(+1,5) , то h_0=(21,5+20,5):2=21 мм. Использование формул для оценки степени вероятности получения точных поковок в зависимости от диапазонов изменения технологических параметров требует знания частных производных ?P/?xi , представляющих степень влияния параметра xi и производной ?P/?h , отражающей жесткость технологического процесса. Все эти параметры входят в формулы расчета потребного усилия штамповки. Однако эти формулы получены при значительных упрощениях и их дифференцирование по отдельным параметрам не всегда оправдано. Экспериментальное определение этих производных трудно реализуемо, так как требуется точной фиксации значений всех параметров в момент штамповки. Современные возможности моделирования процессов горячей объемной штамповки в расчетных комплексах QFORM [10], Simufact Forming [11], Deform [12] и др., где используются весьма точные модели процесса деформирования, позволяют получить достаточно точные значения искомых производных. Для этого следует провести вариантные расчеты при малом отклонении каждого из параметров от номинального значения с фиксированием изменения величины усилия деформирования. Анализ патентной литературы Патент РФ 2509620 «Способ изготовления штампованных поковок». Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении штампованных поковок повышенной геометрической точности. Получение поковок осуществляют в температурных режимах, соответствующих полугорячей и горячей объемной штамповке[15]. Известен способ изготовления штампованных поковок, включающий получение исходной заготовки, ее нагрев, предварительное профилирование путем осадки и формообразование полуфабриката, окончательную штамповку в открытом штампе с вытеснением избытка металла в облойную канавку с мостиком и магазином, оформление конфигурации поковки за счет подпора со стороны облоя, удаление отходов. (Семендий В.И., Акаро И.Л., Волосов Н.Н. Прогрессивные технология, оборудование и автоматизация кузнечного-штамповочного производства КамАЗа. - М.: Машиностроение, 1989, - 304 с. ил. стр.40-41, рис 24, стр.85-91).
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg