Автоматизированная система проектирования процессов штамповки вытяжкой-отбортовкой

УДК 621.983 :

Ю.Н. БЕРЛЕТ, Ю.А. ТИТОВ, A.B. ЛОКТЕВ

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ ВЫТЯЖКОЙ - ОТБОРТОВКОЙ

Анализ научно-технической литературы, действующих технологических процессов изготовления деталей типа тел вращения с отверстием в донной части на машиностроительных предприятиях и результатов экспериментальных исследований позволил классифицировать технологические процессы по способам изготовления:

А - изготовление деталей вытяжкой с последующей пробивкой отверстия в донной части.

Б - штамповка деталей, включающая формообразование за счет периферийной и внутренней частей заготовки вытяжкой и вытяжкой-отбортовкой.

В - формообразование детали за счет внутренней части заготовки вытяжкой-отбортовкой за_один переход.

Г - формообразование детали (при невозможности изготовления ее за один переход вытяжкой-отбортовкой) из внутренней части заготовки за два перехода вытяжкой-отбортовкой с промежуточной пробивкой.

Способы изготовления, относящиеся к технологическим процесса группы А, хорошо изучены и широко используются на практике. В основу расчетов для деталей группы А положены рекомендации, справочные данные и другие материалы, используемые в настоящее время технологами на производстве. Однако главный их недостаток - низкий коэффициент использования металла.

Способы, относящиеся к группам Б, В и Г, осуществляются с использованием вытяжки-отбортовки. Разработка технологических процессов, относящихся к этим группам, базируется на результатах исследований авторов.

Автоматизированная система расчета основных технологических параметров штамповки, разработанная авторами, охватывает значительную часть элементов приведенной выше классификации.

В алгоритме системы заложены элементы оптимизации при выборе технологического процесса штамповки деталей с горловиной (бортом) и с отверстием в донной части. Для установления оптимальной технологии рассчитываются все возможные варианты изготовления детали и выбирается процесс, обеспечивающий минимальный расход металла. Все расчеты ведутся согласно алгоритму, показанному на рис. 1 и содержащему следующие элементы:

^ис. 1. Алгоритм проектирования процессов штамповки деталей типа тел вращения с от-ВеРстием в дне вытяжкой-отбортовкой

1. Ввод исходных данных по детали:

а) марка материала;

б) тип детали из предлагаемого набора;

в) размеры детали по чертежу;

г) кодирование чертежа детали.

Материал для детали пользователю предлагается выбрать из набора предлагаемых, либо марку материала и соответствующие свойства вводят вручную.

Для кодирования рассматривают контур детали в плоскости сечения, проходящей через её ось. На половине осевого сечения детали проводят оси X и У таким образом, чтобы ось X совпадала с осью детали, а ось У примыкала к донной части.

2. Расчет диаметра заготовки для деталей, получаемых вытяжкой.

Автоматизированный расчёт включает следующие этапы: определение

направляющих косинусов прямолинейных участков контура в принятой системе координат; определение координат центров радиусов сопряжения; определение координат точек сопряжения радиусов скругления и прямолинейных участков контура; определение длин прямолинейных участков и дуг сопряжения; определение координат центров тяжести дуг и прямолинейных участков; определение площади поверхности детали (заготовки). Диаметр заготовки рассчитывается по зависимости £)0 = • г , где /иг- длина элемента

образующей (отрезка или дуги сопряжения) и расстояние от его центра тяжести до оси соответственно.

3. Определение способа изготовления и технологические расчеты:

а) если деталь без фланца, то рассчитываются параметры вытяжки (по общепринятой методике) для деталей без фланца;

б) если деталь с фланцем, но без отверстия, то ведется расчет параметров вытяжки деталей с фланцем;

в) для деталей с фланцем и с отверстием производятся расчеты по определению возможности применения вытяжки-отбортовки;

г) для деталей с вертикальным бортом производятся расчеты по определению возможности применения вытяжки-отбортовки, аналогичные п. «в».

Если диаметр отверстия с!0, пробиваемого перед вытяжкой-отбортовкой, меньше одной четверти диаметра вытяжки Овыт, то деталь изготавливают вытяжкой и соответственно рассчитывают ее технологические параметры; в иных случаях, в зависимости от высоты детали возможны 3 варианта штамповки: 1 - только вытяжкой-отбортовкой, 2 - вытяжкой-отбортовкой с предварительной вытяжкой и 3 - вытяжка-отбортовка с промежуточной пробивкой.

Расчет меридиональных напряжений во фланцевой сгр и донной а/ частях заготовки осуществляется без учета усилия прижима с применением программы Matead. Если <Ур тих < <7ртах , то для осуществления вытяжки-отбортовки и соответственно предотвращения течения металла из фланцевой части необходим прижим, минимальная величина которого определяется по формуле:

7г D0S0 ( d D \

Q~—l-\°ртах -ЯртахГУ}'

¿ fiD

где Q\ - составляющая силы прижима, необходимая для предотвращения складкообразования, Н; S0 - толщина материала, мм; fiD - коэффициент трения;

а=0 Л5-7г[о1-{овыт+2гм}\Я,

где q - среднее давление прижима, Н; гм - радиус скругления кромки матрицы, мм.

Определяются предельный и расчетный коэффициенты вытяжки-отбортовки:

расчётный коэффициент отбортовки детали Кот6 = djdg, где dK - конечный диаметр отверстия;

предельный коэффициент вытяжки-отбортовки:

Кп = 2,096 (Sq/ dfífMVj • (d0/Dehim rllb .

Если Котв <Кп , то деталь можно получить за один переход вытяжкой -отбортовкой. В противном случае проверяется вариант применения вытяжки-отбортовки с промежуточной пробивкой отверстия.

Для обеспечения максимальной экономии металла d{) определяется исходя из допустимого коэффициента отбортовки Кдоп, который, в свою очередь, устанавливается на (10...20) % больше предельного с целью полного исключения вероятности образования трещин на кромке отверстия, т.е. Кдоп = (1,1-1,2)^.

Если расчетная высота детали меньше заданной чертежом, осуществляется предварительная вытяжка. Комбинация операций вытяжки и вытяжки-отбортовки расширяет технологические возможности изготовления деталей типа тел вращения с отверстием в донной части и позволяет вести проектирование металлосберегающих технологических процессов изготовления более сложных и относительно глубоких деталей. При этом высота предварительной вытяжки определяется как разность высоты детали и высоты вытяжки-отбортовки, рассчитываемой по допустимому коэффициенту отбортовки.

Затем, в соответствии с выбранным способом изготовления, рассчитываются параметры процесса.

4. Распечатка результатов промежуточных расчетов параметров процесса, диаметра заготовки, силы прижима, усилия вытяжки-отбортовки.

Как показала практика использования автоматизированной системы в производстве, она позволяет с достаточной для практического применения точностью разрабатывать металлосберегающие технологии изготовления деталей типа тел вращения с отверстием в донной части. Система может быть использована также для анализа действующих технологических процессов с целью их совершенствования и проектирования наиболее эффективных технологий.

Верлет Юрий Николаевич, кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Материаловедение й обработка металлов давлением» (МиОМД) УлГТУ, окончил Ленинградский политехнический институт. Ведет исследования в области ОМД

Титов Юрий Алексеевич, заведующий лабораториями той же кафедры, окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет публикации в области листовой штамповки.

Локтев Алексей Викторович, аспирант кафедры МиОМД , окончил УлГТУ. Работает в области технологии листовой штамповки.