Сравнительная оценка влияния факторов на точность высотных размеров поковок, получаемых на винтовых и кривошипных прессах

Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

ствием лазерного облучения в цепи полимера происходит процесс дегидрирования CH2-CH2 звеньев и образование полисопряжённых структур. Наиболее эффективно этот процесс происходит в плёнке ППК, облучённой 20-30 импульсами.

Необходимо также отметить, что увеличение времени облучения ППК приводит к увеличению концентрации CT-звеньев в цепи полимера, при этом интенсивность полосы флуоресценции с максимумом 367 нм падает. С одной стороны, этот факт может быть связан с процессом переноса энергии электронного возбуждения с CT-хромофоров на ДСБ-хромофоры, с другой стороны, помимо флуоресцирующих транс-стильбеновых звеньев, в полимере под действием лазера могут образовываться звенья с цис-стильбеновой конфигурацией, которые не обладают флуоресценцией. В спектрах ИК-поглощения облучённых плёнок появляются малоинтенсивные полосы при 950 и 730 см-1, принадлежащие С-Н характеристическим колебаниям группы СН=СН в транс- и цис-конфигурациях соответственно. При более длительном облучении образцов (240 импульсов и более) в полимере начинают происходить фотоокислительные процессы, о чём свидетельствует появление в спектрах ИК-поглощения слабых полос при 1180, 1340 см-1, принадлежащих колебаниям С=О группы арилкетонов, а также полосы при 2850 см-1, принадлежащей валентным колебаниям С-Н группы в арилальдегидных структурах.

Выводы

Таким образом, в работе показано, что воздействие на плёнки ППК излучения импульсного лазера удаётся за короткое время (до 30 с) инициировать образование в полимере ярко флуоресцирующих оптических центров и расширить область флуоресценции полимера до 470 нм. При практическом применении полимеров, подверженных лазерной фотохимической модификации, появляется возможность контроля качества полимерных покрытий люминесцентным методом.

Литература:

1. Кардаш И.Е., Пебалк А.В., Праведников А.Н. //Химия и технология высокомолекулярных соединений. М.:ВИНИТИ. 1984. Т.19. С.66-150.

2. Beach W.F., Lee C., Basset D.R., Austin T.M. and Olson R. Xylylene Polymers in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. 2nd ed. 1989. Wiley. New York. V.17. P. 990-1025.

3. Нурмухаметов Р.Н., Волкова Л.В., Белайц И. Л., Пебалк А.В., Маилян К. А., Кардаш И.Е. // Высокомолек. соед., Сер. Б, 1997, Т.39, №4, С.755-757.

4. Нурмухаметов Р.Н., Дядюшкина С.Н., Маилян К.А., Пебалк А.В., Кардаш И.Е. // Высокомолек. соед., Сер. А, 1991, Т.33, № 7, С.1525-15 .

Сравнительная оценка влияния факторов на точность высотных размеров поковок, получаемых на винтовых и кривошипных прессах

к.т.н. доц. Вяткин А.Г., Матвеев С.В. Калужский филиал МГТУ им. Н.Э.Баумана

8 920 611 31 44

Аннотация. Показано, что погрешности объема исходных заготовок и погрешности регулирования винтовых и кривошипных прессов оказывают различное влияние на точность высотных размеров получаемых поковок.

Ключевые слова: жесткость, погрешность, точность.

Жесткость - это конструктивный параметр кузнечно-штамповочного оборудования, влияющий на точность изготавливаемых изделий. Однако ее увеличение не всегда экономически целесообразно. Считается, что кривошипные прессы обеспечивают более высокую точность высотных размеров поковок, поскольку обладают наибольшей жесткостью. Винтовые прессы, у которых жесткость значительно меньше, чем у кривошипных прессов [1], как

утверждается менее точные, однако это не всегда подтверждается экспериментальными исследованиями.

Несомненное преимущество винтовых прессов перед кривошипными: возможность выдерживать двухкратные перегрузки, отсутствие стопорных положений ползуна (заклинивание). Например, для операции осадка, когда возможно заклинивание кривошипного пресса, применение винтовых прессов более предпочтительно.

К существенным недостаткам винтовых прессов относят перекосы винта и гайки при эксцентричном нагружении, а также ограничение нижнего положения ползуна.

Основные области применения винтовых прессов на различных операциях холодной объемной

В нашей стране удельный вес винтовых прессов составляет 5 - 7 % от основного парка кузнечнопрессового оборудования.

Большинство работ, рассматривающих проблемы точности поковок, относятся к исследованию кривошипных и гидравлических прессов, имеют теоретический и статистический характер [2, 3].

Проблемы точности штамповки на винтовых прессах для операций ХОШ изучены недостаточно, поэтому есть необходимость определить наиболее значимые факторы, влияющие на точность поковок, штампуемых на винтовых прессах; выяснить влияние жесткости поковок и жесткости системы пресс-штамп на их точность при штамповке на винтовых прессах; определить факторы, позволяющие управлять точностью поковок.

Для выявления общих закономерностей рассмотрим операцию осадки как наиболее часто встречающуюся.

Независимо от вида холодной осадки, можно выделить три группы факторов, влияющих на точность высотных размеров осаживаемых цилиндрических поковок.

К первой группе относят случайные погрешности, вносимые самой заготовкой. Это действительные отклонения размеров ее высоты и диаметра - Дк0 и Д^0, а также возможные

колебания напряжения текучести материала заготовки - Дст5 . Кроме того, когда применяется смазочный материал, к перечисленным погрешностям добавляется погрешность, вызванная изменением величины контактного трения - Д<и .

Ко второй группе относят контролируемые факторы, отражающие силовой режим процесса деформирования поковки. Это отношение ее диаметра к высоте ^ и степени деформа-

к

Дк

ции заготовки по высоте 5 = —.

к0

К третьей группе можно отнести контролируемые факторы, отражающие характеристики применяемого для осадки пресса, которые влияют на погрешность вертикальных размеров поковок, это жесткость С системы пресс-штамп и скорость деформирования, влияющая на напряжение текучести материала.

В практике технологии объемной штамповки погрешность размеров исходных заготовок Дё0 и Дк0 принято оценивать комплексным показателем - величиной относительной

ДУ

погрешности их объема 5У = -у- [2].

Для определения жесткости и сравнительной оценки точности применяли кривошипный пресс КЕ 2330 силой 1МН (100т.с.) и винтовой пресс Ф 1730А силой 1МН (100т.с.).

Методика определения жесткости пресса (на практике пресс-штампа) заключается в осадке цилиндрических стальных крешеров при динамическом нагружении между двумя плоскопараллельными плитами. Крешеры подвергают осадке на прессе с целью получить силу сопротивления в зависимости от перемещения. Для определения прочностных характе-

ристик крешеры были тарированы на испытательно-разрывной машине [3].

На винтовом прессе осаживали стальной крешер 025*30 мм со степенью деформации а = 0,2 , при этой настройке осаживались сначала один, потом два, потом три крешера.

На кривошипном прессе по аналогичной методике осаживали стальной крешер 013*20 мм со степенью деформации а = 0,2 . По результатам осадки крешеров были построены графики взаимосвязи силы и деформации, определяющие характеристику жесткости пресса.

100

90

80

70

60

и

н 50

Рн 40

30

20

10

0

23

24

25

26

27

28

29

30

Ь

Рисунок 1 - График жесткости винтового пресса

Рисунок 2 - График жесткости кривошипного пресса

АР

Жесткость пресса есть: С = —,

Ак

где: С - жесткость системы пресс-штамп; АР - относительное изменение силы деформирования; Ак - относительное изменение высоты поковок. Из графиков жесткости (рисунки 1 и 2) и формулы (1) определяем жесткость винтового пресса (С винт = 150 МН/м (15 т.с./мм)) и кривошипного пресса (Скривошипн = 380 МН/м (38 т.с./мм)).

Из полученных данных видно, что жесткость кривошипного пресса превышает в 2,5 раза жесткость винтового, что связано с конструктивными особенностями прессов, так для

винтового пресса жесткость определяется деформацией винта и гайки, а поскольку кривошипные прессы имеют жесткую кинематическую связь ползун-кривошип-станина, их жесткость выше.

Исследование характера влияния на точность осадки поковок, выполняемых на винтовых и кривошипных прессах основывается на общем теоретическом подходе. В частности, погрешность высоты поковок можно определить по зависимости [4].

АИх1=^-Ах,.,

х С + (дР / дк)) " ^

где: Р - сила деформирования поковки; дР/ дх, - производная функции деформирующей силы по х,; х,, Ах, - фактор погрешности и величина погрешности; С - коэффициент жесткости пресс - штамп; дР / дк - жесткость поковки.

Из формулы (2) следует, что при осадке на кривошипном и винтовом прессе погрешность высоты поковки зависит как от жесткости самой поковки, так и от жесткости пресса. Жесткость поковки и сила ее деформирования определяется отношением ё / к, коэффициентом трения и напряжением текучести материала поковки, изменяющимися в зависимости от степени деформации.

С целью оценки точности высоты поковок с конечными размерами 021,6*24,5 ( ё/ к = 0,88), 031,6 * 26 (ё/ к = 1,2) выполнен ряд однофакторных экспериментов. Для снижения влияния возможных колебаний напряжения текучести материала , заготовки из

стали 45 были изготовлены из одного прутка после отжига и нормализации. Также учитывалось применение смазочного материала (СМ), влияние которого величина случайная и систематически повторяющаяся, вызванная неравномерным нанесением слоя СМ, различными микродефектами поверхности заготовок, экранированием верхних слоев материала, неравнозначной эффективностью различных СМ. Все эксперименты выполнены без применения СМ.

Степень деформации исходных заготовок 020мм и 030мм составляла е = 0,1 (сг5 = 1098МПа) и е = 0,04 (сг5 = 679МПа).Зависимость напряжения текучести от

степени деформации определяли по экспериментальной кривой упрочнения, построенной по результатам осадки крешеров.

На первом этапе проводили исследование характера влияния погрешности высоты и диаметра исходной заготовки на погрешность высоты осажденной заготовки дк = Ак / к . Исходили из того, что отклонение высоты заготовки приводит не только к изменению площади контакта поковки со штампом, но и к изменению степени деформации заготовки по высоте (по сравнению с номинальной заготовкой). Погрешность диаметра заготовки, как и погрешность ее высоты, приводит к изменению площади контакта поковки со штампом, а значит, соответствующему изменению силы осадки.

Если отклонение диаметра и высоты положительно (рисунок 3), то увеличение силы осадки приводит к деформации системы пресс- штамп и, вследствие этого, к соответствующему уменьшению деформации поковки по высоте (по сравнению с номинальной).

На следующем этапе определяли влияние погрешности наладки пресса на погрешность высоты поковки.

Для винтовых прессов основным элементом, подлежащим регулированию в процессе наладки, служит кинетическая энергия рабочих частей, которая расходуется на деформацию поковки, деформацию машины, преодоление сил трения.

Кинетическая энергия образуется за счет разгона маховика электрическим магнитным полем статора (для дугостаторных прессов), количество энергии определяется временем прохождения регулировочного флажка (металлической планки), выставляемого на сантиметровой регулировочной линейке ползуна, через концевик.

Для кривошипного пресса наладка заключается в регулировании закрытой штамповой

высоты и хода ползуна по миллиметровой линейке.

Рисунок 3 - Зависимость относительной погрешности высоты поковки от относительной погрешности объема заготовки для винтового и кривошипного пресса

Относительно номинального размера поковок вносили погрешность регулирования один и два сантиметра регулировочной линейки для винтового пресса и один и два миллиметра регулировочной линейки для кривошипного пресса.

Из графиков (рисунки 4 и 5) видно, что погрешность регулирования винтового и кривошипного пресса вызывают различные отклонения высотных размеров для жестких и менее жестких поковок.

Для винтовых прессов это связанно с различным распределением энергии удара на деформацию поковки и машины. При одной энергии развиваемое прессом усилие в большей степени зависит от жесткости поковок, поэтому для жестких поковок изменение энергии влияет более значительно на отклонение высотных размеров, чем для менее жестких поковок.

Рисунок 4 - График изменения высоты поковок в зависимости от влияния наладки для

винтового пресса

Рисунок 5 - График изменения высоты поковок в зависимости от влияния наладки для

кривошипного пресса

Кривошипные прессы имеют жесткую кинематическую связь с развиваемым усилием, и, учитывая разную деформацию машины, для менее жестких поковок изменение высотных размеров будет больше, чем у жестких поковок.

Выводы

Винтовые прессы по точности получаемых поковок незначительно уступают кривошипным, и может быть достигнута точность размеров по высоте, соответствующая 7-8 ква-литетам, хотя они имеют меньшую жесткость.

Однако влияние погрешности объема и погрешности наладки на точность высотных размеров поковок, получаемых на винтовых и кривошипных прессах, различно. Поэтому при наладке необходимо учитывать технологические особенности детали. При получении жестких поковок на винтовых прессах необходимо работать с меньшей энергией удара, тогда как для нежестких поковок необходима большая энергия удара.

В кривошипных прессах многие погрешности компенсируются жесткостью детали, поэтому при наладке необходимо учитывать жесткость поковок, жесткость пресса и силу, развиваемую прессом.

Литература

1. Кузнечно-штамповочное оборудование: Учебник для машиностроительных вузов / А.Н. Бакетов, Ю.А. Бочаров, Н.С. Добринскии и др.; Под ред. А.Н. Бакетова, Е.Н. Ланского. -2-е изд., пераб. и доп.- М.; Машиностроение, 1982.- 567с., ил.

2. Антонюк Ф.И., Вяткин А.Г. Влияние погрешности наладки кривошипных и гидравлических прессов на точность поковок, получаемых холодной объемной штамповкой. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2002. № 2 с. 115- 126.

3. Ланской Е.Н. Общие методы анализа жесткости прессов для объемной штамповки / Куз-нечно-штамповочное производство.- 1969. - № 5. - с. 29-32.

4. Ланской Е.Н. Влияние жесткости процесса на точность штамповки //Повышение точности и автоматизация штамповки и ковки. М.: «Машиностроение», 1967. с. 21- 30.