Содержание
Введение.
Глава 1. Обзор состояния вопроса технологического обеспечения прочности профильного соединения
1.1. Анализ влияния свойств материачов элементов профильного соединения на его функциональное назначение.
1.2. Способы создания профильных поверхностей охватывающего
и охватываемого элементов.
1.3. Анализ технологичности конструкций холодновысадочной штамповой оснастки
1.4. Сборка профильных неподвижных соединений.
Выводы.
Глава 2. Теоретическое обоснование создания профильных неподвижных соединений и их функционального назначения
2.1. Теоретическое обоснование применения профильных соединений
в качестве холодновысадочной штамповой оснастки.
2.2. Обоснование методов повышения износостойкости рабочей поверхности матрицы.
2.3. Изучение влияния площади опорной поверхности на качество неподвижного соединения.
2.4. Моделирование процесса контактного взаимодействия профильного охватываемого элемента с цилиндрической обоймой методом конечных элементов в среде
2.5. Обоснование применения метода ионной имплантации для повышения
износостойкости рабочей поверхности вставки составной матрицы.
Выводы.
Глава 3. Экспериментальные исследования формообразования профиля сопрягаемых поверхностей и длительной прочности профильного соединения
3.1. Технология изготовления образцов.
3.2. Изготовление инструмента и приспособления
3.3. Проведение эксперимента
3.4. Испытания на длительную прочность профильных соединений
3.5. Исследование закономерностей усталостного старения профильного
соединения
Выводы.
Глава 4. Оценка прочности, неподвижности и ресурса профильного соединения корпусвставка
4.1. Оценка влияния геометрических характеристик поверхности.
4.2. Виды разрушений и основные расчетные случаи
4.3. Распределение нагрузки между выступами и концентрация
напряжений в соединении корпуса и вставки.
Выводы
Глава 5. Технологическое обеспечение и оценка работоспособности высоконагруженных элементов штамповой оснастки
5.1. Влияние свойств материала на работоспособность
холодновысадочной оснастки
5.2. Влияние условий эксплуатации на работоспособность
и надежность ПНС
Выводы
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Введение
Развитие машиностроения, автомобилестроения, железнодорожного транспорта, строительства определяет растущий спрос на крепежные изделия и расширение их сортамента. Современное машиностроение развивается в направлении ресурсосбережения, экономии металла и трудозатрат, повышения качества изделий и их конкурентоспособности, сокращения времени от постановки технического задания до выпуска готового изделия. Совершенствование техники требует применения, наряду с традиционными, новых прогрессивных методов изготовления технологической оснастки, для внедрения которых требуется современное оборудование, применение новых технологических процессов и технологической оснастки. При работе в условиях высокой производительности эффективность производства может быть достигнута за счет экономии и внедрения энерго и ресурсосберегающих технологий.
Применение обработки металлов давлением ОМД и, в частности, методов холодной объмной штамповки ХОШ позволяет изготавливать конкурентоспособные детали, удовлетворяющие требованиям современного производства. Среди изделий, получаемых методами ХОШ, наиболее распространены осесимметричные по форме изделия, штампуемые из цилиндрических и трубчатых заготовок.
Крепежные изделия изготавливаются различными способами, при выборе которых необходимо учитывать следующие факторы физикомеханические свойства и интенсивность упрочнения исходного материала, требования к изделиям и серийность производства. Б условиях крупносерийного и массового производства большими потенциальными возможностями обладает перевод изделий, изготавливаемых точением, на холодную объемную штамповку. По сравнению с обработкой изделий на металлорежущих станках холодная обработка давлением позволит понизить расход металла, улучшить
механические свойства изделий и снизить их себестоимость.
Штамповое хозяйство машиностроительных заводов одно из самых металлоемких производств, использующих дорогостоящие стали и сплавы.
Однако относительно низкая стойкость рабочего инструмента снижает эффективность кузнечноштамповочного производства 1. Поэтому применение методов, повышающих износостойкость и долговечность рабочей оснастки, является актуальной задачей при изготовлении и ремонте штампового инструмента. Перспективно также использование простых, но эффективных способов, в числе которых можно назвать применение в технологической оснастке составных деталей инструмента, подвергающихся максимальным нагрузкам. Одним из наиболее нагруженных элементов холодновысадочной оснастки при изготовлении крепежных изделий в процессе формообразования является матрица. Ее рабочие поверхности, вступающие в контактное взаимодействие с поверхностью исходной заготовки, подвергаются статическим и динамическим нагрузкам, необходимым для пластического деформирования с целью формообразования головки болта винта или гайки. Обеспечение износостойкости рабочих поверхностей матрицы при се изготовлении осуществляется применением высокоуглеродистых сталей и твердых сплавов. Кроме того, на поверхности наносятся твердые покрытия из нитридов титана, карбидов вольфрама и других редких металлов. В отдельных случаях на поверхности наносятся ультрадисперсные алмазные порошки.
Цельные матрицы рекомендуется выполнять для высадки мелких и средних размеров винтов до М, а для более крупных размеров из двух цилиндров, скрепленных с определенным натягом 2. В таких конструкциях рабочие поверхности выполняются на вставках, которые изготавливаются из дорогостоящих хметаллов и сплавов. Вставки, в свою очередь, помещаются в корпус, выполненный из более дешевой стали, обладающей, соответственно, более низкими прочностными характеристиками. Подобные конструкции служат дольше цельного рабочего инструмента, а стоимость материала, идущего на их изготовление, снижается за счет использования недорогих марок материала, из которых изготавливаются корпуса матриц. Возникает проблема
прочности соединений вставки с корпусом. При многократном циклическом нафужении прочность соединения корпуса и вставки уменьшается. В этом случае представляется целесообразным использование профильных неподвижных соединений, у которых сопротивление относительному смещению неподвижность обеспечивается за счет искусственно создаваемого профиля на сопрягаемых поверхностях, способствующего появлению так называемого шпоночного эффекта, а также благодаря увеличению площади опорной поверхности.
Первые опыты, проводимые в х годах прошлого столетия 38, доказали возможность обеспечения требуемой несущей способности элементов соединения, а также снижение материалоемкости при сохранении показателей надежности и долговечности изучаемых сборочных единиц. В работе 5 приведена зависимость прочности сопряжения от высоты микронеровностей. Доказано экспериментально, что с увеличением высоты микронеровностей сопротивление относительному смещению сопрягаемых деталей увеличивается при условии, что сборка соединения осуществляется упругопластическим деформированием. В работах Шнейдера Ю. Г. приведены результаты исследований, посвященных решению проблемы надежности неподвижного соединения созданием регулярного или частично регулярного микрорельефа на сопрягаемых поверхностях обеих деталей с последующей тепловой сборкой.
Целесообразность замены прессового соединения на ПНС требует дополнительного исследования для того, чтобы принять решение о возможности увеличения прочности и обеспечения его неподвижности. С этой целью необходимо рассмотреть ряд конструкций ПНС, применение которых позволит обеспечить максимальную прочность.
Актуальность
- Київ+380960830922