Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408![]()
Штамповка номенклатуры поковок деталей типа эксцентриковый вал на КГШП и гидравлических прессах
# 9, сентябрь 2008 УДК 621.73.
Денищев Т.В.
Машиностроительные детали, поступающие как комплектующие в тракторостроение, сельхозмашиностроение и другие отрасли, должны обладать, кроме высоких эксплуатационных характеристик, еще обладать и качествами ресурсо- и энергосберегающих технологий. На Рис.1 представлена номенклатура поковок деталей типа эксцентриковый вал.
Рис.1. Номенклатура поковок.
Представленная номенклатура деталей эксцентриковых валов на данный момент изготавливается на молотовом оборудовании и выкрутном прессе, который служит для разворота кулачков. Существующая технология имеет все признаки низкой культуры производства. Основной задачей представляемой работы является повышение культуры производства: снижение отходов на механическую обработку, снижение штамповочных напусков при переводе технологии изготовления на штамповку на КГШП и гидравлические машины. Кроме этого, замена молотового оборудования позволит снизить квалификацию штамповщика, использовать индукционный нагрев, повысить уровень автоматизации. Далее будут представлены технологические процессы изготовления эксцентрикового вала с максимальным размером по длине 317.5мм и максимальным диаметральным размером 61мм на КГШП и гидравлическом прессе. (Рис.2).
Рис.2. Чертёж детали – вал кулачковый
Технологический процесс изготовления на КГШП:
1-ая операция – нагрев под отрезку заготовки, оборудование – печь газовая механизированная, 2-ая операция – отрезка от прутка, оборудование – пресс ножницы;
3-ая операция – нагрев, оборудование – индуктор, 4-ая операция – вальцовка, оборудование ковочные вальцы;
5-ая операция – штамповка предварительная, оборудование – КГШП,
6-ая операция – штамповка окончательная, оборудование – КГШП,
7-ая операция – обрезка облоя, оборудование – пресс обрезной кривошипный,
8-ая операция – нагрев, оборудование – индуктор, 9-ая операция – выкрутка, оборудование – пресс выкрутной; 10-ая операция – правка, оборудование – пресс кривошипный. С помощью программного пакета Q-Form-3D было выполнено поэтапное моделирование процесса штамповки. Промоделированы процессы предварительной и окончательной штамповки. На рисунке 3 представлены графики силы по ходу деформирования, полученные в Q-Form-3D на этапе предварительной и окончательной штамповки.
а) предварительная штамповка; б) окончательная штамповка.
Рис.3. Графики силы по ходу деформирования
На рисунке 4 представлены результаты моделирования в Q-Form-3D на этапе предварительной и окончательной штамповки.
а) предварительная штамповка ; б) окончательная штамповка
Рис.4. Результаты моделирования.
При всех преимуществах данного технологического процесса: снижение отходов на механическую обработку, снижение штамповочных напусков, использование индукционного нагрева и т.д., существует и недостаток – это использование сложного оборудования, выкрутного пресса. Поэтому возникла идея изготовления детали данного типа на гидравлическом прессе выдавливанием в разъемных матрицах. Это позволит получить поковку детали типа эксцентриковый вал без применения выкрутного пресса и значительно снизит количество переходов. Были промоделированы и проанализированы схемы одностороннего и двухстороннего выдавливания. Результаты моделирования одностороннего выдавливания поковки типа эксцентриковый вал были неудовлетворительными. Предполагалось осуществить выдавливание в разъемную матрицу сложной конструкции. Выдавливание всех кулачков осуществляется за один ход пресса, но не одновременно, а последовательно, за счет матрицы, у которой в зависимости от хода пуансона последовательно открываются полости под выдавливание кулачков. В начальный момент открыта только одна полость под выдавливание одного кулачка, затем по мере заполнения этой полости открывается следующая.
Недостатками этой схемы являются: сложная конструкция штамповой оснастки, очень длинная заготовка, значительное остывание заготовки в процессе деформирования, волокнистая структура неудовлетворительная; сила деформирования
а) график силы деформирования по времени;
б) заполнение 3-х кулачков нижней части; в) волокнистая структура;
Рис.5. Результаты моделирования.
В связи с неудовлетворительными результатами схемы одностороннего выдавливания была промоделированна и проанализированна схема двустороннего выдавливания на гидравлическом прессе с плавающей матрицей. На основе этой схемы разработан технологический процесс выдавливания поковок деталей типа эксцетриковый вал на гидравлическом прессе:
1-ая операция - нагрев под отрезку заготовки, оборудование – печь газовая механизированная, 2-ая операция – отрезка от прутка, оборудование – лентопильный автомат;
3-ая операция – нагрев, оборудование – индуктор,
4-ая операция – 1-ый переход штамповки выдавливанием 3-х центральных кулачков, оборудование – пресс гидравлический П 2037,
5-ая операция – нагрев, оборудование – индуктор,
6-ая операция – 2-ой переход штамповки выдавливанием 3-х концевых кулачков, оборудование – пресс гидравлический П 2037,
7-ая операция – нагрев, оборудование – индуктор,
8-ая операция – 3-ий переход штамповки выдавливанием 2-х концевых кулачков, оборудование – пресс гидравлический П 2037, 9-ая операция – механическая обработка.
С помощью программного пакета Q-Form-3D было выполнено моделирование 1-го перехода штамповки выдавливанием 3-х центральных кулачков. Реализованная схема – двухстороннее выдавливание с плавающей матрицей. Соотношение скоростей движения инструмента: На рисунке 6 представлены графики силы по времени деформирования, полученные в Q-Form-3D на инструментах.
а)верхний пуансон б)нижний пуансон
в) плавающая матрица
Рис.6. Графики силы по времени деформирования.
Из графиков видно, что при схеме двухстороннего выдавливания деформирующая сила снизилась примерно в 3 раза, за счет разгрузки пуансона плавающей матрицей. На рисунке 7 представлены результаты моделирования в Q-Form-3D 1-го перехода штамповки выдавливанием 3-х центральных кулачков.
Заполнение 3-х центральных кулачков
волокнистая структура
Рис.7. Результаты моделирования.
По результатам моделирования можно сделать вывод, что схема двухстороннего выдавливания приемлема. Снизилась высота заготовки с 567мм до 500мм, приемлемая волокнистая структура, штамповая остнастка более простой конструкции, а также снизилась деформирующая сила.
Выводы: На основании результатов исследования схем получения методами горячей объемной штамповки номенклатуры поковок деталей типа эксцентриковый вал можно сделать выводы: изготовление деталей данного типа возможно, помимо молотового оборудования, также на КГШП и на гидравлических прессах. Однако следует заметить, что представленные выше технологические процессы требуют более детальной проработки. Изготовление на КГШП и гидравлических прессах означает повышение культуры производства, возможность автоматизации процесса перекладки поковок с позиции на позицию, в случае с гидравлическими прессами позволяет значительно снизить количество переходов и отказаться от использования сложной машины – выкрутного пресса. Так как объектом исследования из представленной номенклатуры являлся эксцентриковый вал с максимальным размером по длине, следует отметить, что изготовление деталей из номенклатуры поковок деталей типа эксцентриковый вал меньшими по длине размерами также возможно на КГШП и гидравлических прессах. Изготовление деталей данного типа с большим размером по длине, чем у исследуемого образца представляется возможным на КГШП, нежели на гидравлическом прессе, т.к. высотный размер заготовки может не позволить поместить ее в матрицу пресса указанной марки. Выбор технологического процесса будет определяться еще и на основании парка оборудования у заказчика.
Список литературы:
Публикации с ключевыми словами: моделирование, штамповка Публикации со словами: моделирование, штамповка Смотри также: Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|