Совершенствование технологии радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Рещиков Егор Олегович

• Рещиков Егор Олегович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Рещиков Егор Олегович

1.7. Выводы по главе

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО РАДИАЛЬНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

2.1. Постановка задачи

2.2. Определение кинематического и напряженного состояний заготовки

2.3. Определение деформированного состояния заготовки

2.4. Анализ деформированного состояния заготовки

2.5. Уточнение силы начала внутреннего радиального выдавливания

2.7. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННЕГО РАДИАЛЬНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

3.1. Методика проведения экспериментов

3.2. Теоретические расчеты технологических параметров радиального выдавливания экспериментальных заготовок

Стр.

3.3. Результаты экспериментальной проверки полученных теоретических формул

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЁТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРЕННЕГО РАДИАЛЬНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ

4.1. Определение диапазона рационального использования внутреннего радиального выдавливания

4.2. Расчет технологических параметров внутреннего радиального выдавливания цилиндрических выступов с одинаковыми размерами полостей

4.3. Расчет технологических параметров внутреннего радиального выдавливания выступов сложной формы с разными размерами полостей

4.4. Выводы по главе

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБНЫХ

ИЗДЕЛИЙ С ВЫСТУПОМ В ПОЛОСТИ

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Анализ современной научно-технической литературы показывает, что трубные изделия с выступом в полости широко используются в различных отраслях промышленности. Подобные изделия применяются в составе систем подачи топлива двигателей внутреннего сгорания (корпуса клапанов, выключателей подачи дизельного топлива), жидкостных ракетных двигателей (форсунки смесительных головок, штуцер пирозапального устройства), гидравлических и пневматических системах (дроссели, корпуса фильтров маслопроводов). Крупносерийным производством указанных изделий занимаются как отечественные, так и зарубежные предприятия.

Анализ литературных источников показал, что основной способ изготовления трубных изделий с выступом в полости в настоящее время -обработка резанием сплошных заготовок. Использование трубных заготовок затруднительно из-за того, что стандартные трубы имеют ограниченную номенклатуру размеров.

Основными недостатками получения таких изделий резанием являются низкий коэффициент использования металла (КИМ), низкие производительность и стойкость инструмента, отсутствие упрочнения.

Снижение затрат при производстве, расхода материала, повышение производительности и качества изготовления трубных изделий с выступом в полости может быть достигнуто при использовании радиального выдавливания заготовок трубной формы.

Однако в существующей литературе недостаточно полно и ограничено представлены результаты исследований процесса внутреннего радиального выдавливания выступа во внутреннюю полость трубной заготовки, а процесс радиального выдавливания внутреннего выступа показан в справочниках в виде принципиальных схем.

Кроме этого, ограничены методики и практические рекомендации по

проектированию технологических процессов внутреннего радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости.

В связи с этим исследование и разработка научно обоснованной методики проектирования технологических процессов изготовления трубных изделий с выступом в полости внутренним радиальным выдавливанием, обеспечивающих повышение эффективности производства таких изделий, является актуальной задачей.

Целью работы является повышение коэффициента использования материала при изготовлении трубных изделий с выступом в полости методом внутреннего радиального выдавливания.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ существующих методов изготовления трубных изделий с выступом в полости и рассмотреть существующие исследования внутреннего радиального выдавливания.

2. Выполнить теоретическое исследование процесса внутреннего радиального выдавливания, кинематического, напряжённого и деформированного состояния заготовки для определения силы деформирования, максимального давления на стенку матрицы и силы прижима.

3. Разработать методику и провести экспериментальные исследования процесса внутреннего радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости для проверки полученных теоретических результатов.

4. Разработать научно обоснованную методику расчета технологических параметров внутреннего радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости.

5. Разработать технологический процесс изготовления штампованной заготовки «Корпус клапана» методом внутреннего радиального выдавливания.

6. Разработать конструкцию промышленного штампа для изготовления трубных изделий с выступом в полости методом внутреннего радиального выдавливания.

Объект исследования: холодная объёмная штамповка.

Предмет исследования: изготовление трубных изделий с внутренним выступом методом радиального выдавливания

Научная новизна.

1. Определено напряженно-деформированное состояние штампованной заготовки, анализ которого позволил определить область рационального применения внутреннего радиального выдавливания для изготовления трубных изделий с выступом в полости

2. Получены формулы для определения деформирующей силы, максимального давления на стенку матрицы, величины хода пуансона, силы прижима при внутреннем радиальном выдавливании трубных изделий с выступом в полости в зависимости от механических свойств и размеров трубной заготовки.

Практическая значимость работы заключается в:

- разработанной методике расчета технологических параметров внутреннего радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости, обеспечивающей повышение КИМ по сравнению с обработкой резанием;

- в разработанном технологическом процессе изготовления штампованной заготовки Корпуса клапана внутренним радиальным выдавливанием, который позволяет повысить КИМ в 2,5 раза по сравнению с обработкой резанием.

- в разработанной конструкции промышленного штампа для изготовления трубных изделий с выступом в полости;

Методы исследования.

Теоретическое исследование кинематического, напряжённого и деформированного состояний заготовки производили при помощи решения системы уравнений теории пластического течения, в которую включены кинематические уравнения, уравнения Леви-Мизеса и уравнения равновесия, составленные для осесимметричной задачи.

Экспериментальные исследования для определения силы деформирования проводились на гидравлических прессах ИПЭ-1000 (с номинальной силой 1000 кН) и ДБ2432 (с номинальной силой 1600 кН), оборудованных датчиком линейного перемещения ползуна пресса и силоизмерителем, определяющим силу

выдавливания по давлению гидроцилиндра, с выводом данных на компьютер.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса внутреннего радиального выдавливании трубных изделий с выступом в полости, в соответствии с которыми определено напряженно-деформированное состояние заготовки и технологические параметры процесса.

2. Методика расчета технологических параметров внутреннего радиального выдавливания трубных изделий с выступом в полости, обеспечивающая повышение коэффициента использования материала по сравнению с обработкой резанием.

3. Технологический процесс изготовления штампованной заготовки детали «Корпус клапана» внутренним радиальным выдавливанием.

4. Конструкция промышленного штампа для изготовления трубных изделий с выступом в полости.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается сходимостью рассчитанной деформирующей силой с полученной экспериментально с расхождением в пределах 7%.

Личный вклад автора состоит в проведении анализа существующих методов изготовления трубных изделий с выступом в полости исследований внутреннего радиального выдавливания, получении формул для определении технологических параметров внутреннего радиального выдавливания на основании теоретического исследования кинематического, напряженного и деформированного состоянии заготовки, проведении и обработке результатов экспериментальных исследований, формулировке выводов по проведённым исследованиям, разработке технологического процесса изготовления детали «Корпус клапана» методом внутреннего радиального выдавливания и разработке конструкции промышленного штампа для изготовления трубных изделий с выступом в полости.

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертации докладывались на международной

научно-технической конференции «Инновационные технологии реновации в машиностроении», посвящённой 150-летию факультета «Машиностроительные технологии» и кафедры «Технологии обработки материалов» МГТУ им. Н. Э. Баумана, (Москва, 2019), международной конференции «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения», посвященной 80-летию Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН, (Москва, 2018), XII международной научно-технической конференции «Трибология машиностроению», посвященная 80-летию ИМАШ РАН, (Москва, 2018), международной научно - технической конференции «Динамика, надежность и долговечность механических и биомеханических систем», (Севастополь, 2018), VI международной научной конференции «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении», (Москва, 2019).

Публикации.

Основные результаты диссертации отражены в 9 научных статьях, из них 8 научных статей в рецензируемых журналах из перечня ВАК РФ и 1 статья индексируемая SCOPUS.

Структура и объём работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 69 наименований, изложенных на 133 странице машинописного текста. Работа включает 79 Рисунков и 17 таблиц.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ВЫСТУПОМ В ПОЛОСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Актуальность работы на примерах конкретных деталей типа трубных

изделий с выступом в полости

Анализ научно-технической литературы показывает, что трубные изделия с выступом в полости применяются в различных отраслях промышленности [1].

Например, к подобным изделиям относятся детали, входящие в состав гидравлических приводов, которые включают в себя различные устройства, предназначенные для приведения в движение машин и механизмов при помощи жидкости, находящейся под давлением. Благодаря своим преимуществам: обеспечении больших усилий при небольших размерах, малой инерционности движущихся частей, плавности движения, возможностью широкого регулирования скоростей перемещения, стабильности работы при частых пусках-остановах, реверсивном движении, высокому КПД и др., гидропривод широко используется различных машинах: станках, сельскохозяйственных, подъемно-транспортных, транспортных, космических аппаратах, в робототехнике и др. [2-3].

Для изменения скорости и направления движения частей гидроприводов используется направляющая и регулирующая аппаратура. Регулирующая аппаратура работает путем изменения давления и расхода жидкости. Расход рабочей жидкости регулируется при помощи дросселей - устройства для изменения площади сечения каналов, по которым течет поток рабочей жидкости.

Детали, входящие в состав гидравлических дросселей, представляют собой изделия с внутренним выступом: корпус щелевого дросселя (Рисунок 1.1) [2], дроссельная крышка (Рисунок 1.2 поз. 3-4) [4], корпус фильтра маслопровода (Рисунок 1.3) [4], корпус гидродросселя DRV 12 (Рисунок 1.4 [5]).

а б

Рисунок 1.1. Гидравлический дроссель щелевого типа (а) и трубного монтажа (б) [2]: 1 - лимб, 2 - крышка, 3 - корпус, 4 - плунжер, 5 - крышка.

«с Чг

Рисунок 1.2. Чертёж распределительного клапана [4]: 1 - корпус, 2 - плунжер, 3, 4 - крышка, 5 - пружина, 6 - втулка, 7 - пружина, 8 - пробка, 9 - шарик, 10 - прокладка.

Давление рабочей жидкости понижается при помощи редукционных клапанов. Необходимость размещения функциональных элементов таких устройств внутри сборки приводит к сложной внутренней геометрии корпусных деталей. На чертеже редукционного клапана (Рисунок 1.5 [2]) втулка 3 с внутренним выступом удерживает гильзу 5 с плунжером 6 и пружиной 7.

Для бесперебойной работы гидравлических устройств необходимо постоянное снабжение рабочей жидкостью. В системах, где необходима частая смена гидравлического оборудования или периодическая замена рабочей

I 7 } *

а б

Рисунок 1.3. Гидравлический фильтр маслопровода с дросселем и обратным клапаном (а) [4], обратный клапан фирмы Tiefenbach (ГДР) (б) [1]: 1 - корпус, 2 - кольцо, 3 - плунжер, 4 - крышка, 5 - седло, 6 - пружина, 7 - втулка.

Рисунок 1.4. Чертеж гидродросселя [5]: 1 - корпус, 4 - винт, 6 - плунжер, 7 - уплотнитель. жидкости, часто используют разъемные соединения трубопроводов. К подобному оборудованию можно отнести различные испытательные машины. Для предотвращения вытекания рабочей жидкости используют разъемные клапана. Внутренний выступ в полости штуцера 4 разъемного клапана с шаровым затвором (Рисунок 1.6 [3]) служит седлом для запирающего устройства - шарика. Приведенный клапан выдерживает давление жидкости до 25 МПа.

Аналогично гидравлическому приводу, широко распространен пневматический привод, в котором в качестве рабочего тела используют газ под давлением, как правило, сжатый воздух. Пневматические распределительные системы по своем конструкции похожи на гидравлические, однако поскольку

Рисунок 1.5. Редукционный клапан давления МКРВ [2]: 1 - управляющий клапан, 2 - корпус, 3 - втулка, 4 - упор, 5 - гильза, 6 - плунжер, 7 - пружина, 8 - крышка. рабочие давления обычно не превышают 1 МПа, отличаются большим многообразием конструктивного исполнения.

Рисунок 1.6. Клапан с шаровым затвором [3]: 1 - штуцер, 2, 5 - шарики, 3 - корпус, 4 - втулка, 6, 7 - пружина.

Пневматические дроссели представляют собой тела с изменяющимся внутренним сечением для изменения скорости потока сжатого воздуха. При выпуске сжатого воздуха в атмосферу возникает шум, для его снижения используют пневматические дроссели с глушителем (Рисунок 1.7 [2]). Расход проходящего воздуха регулируется за счет изменения зазора между коническим винтом 1 и отверстием, образованным выступом в полости корпуса 2.

h

J

Рисунок 1.7. Чертеж пневмодросселя с глушителем [2]: 1 - винт, 2 - корпус Корпуса пневмораспределителей клапанного типа (Рисунок 1.8) также представляют собой изделия с внутренним выступом, который служит для изменения проходного сечения, по которому течет рабочий газ и на который упираются упругие элементы устройства.

Рисунок 1.8. Чертеж пневмораспределителя В76 [2]: 1 - корпус,

Для ограничения течения сжатого воздуха в одном направлении или в обоих направлениях применяют обратные клапаны и управляемые обратные клапаны. Внутренний выступ в полости корпусов пневматических клапанов служит для размещения затвора, который открывает и закрывает возможность течения сжатого воздуха. В устройстве, изображенном на Рисунок 1.9 [2], в качестве затвора использован шарик, который пропускает рабочий газ в одном направлении при преодолении сопротивления пружины, а в обратном при принудительном смещении толкателя шарика.

Полые детали цилиндрической формы с внутренним выступом широко применяются в ракетно-космической технике. К такому виду деталей относятся элементы жидкостных ракетных двигателей (ЖРД): различные форсунки

2, 4 - пружина, 3 - пробка, 5 - затвор, 6 - рукоятка.

а б

Рисунок 1.9. Обратный клапан с пневматическим управлением (а) [2], обратный клапан фирмы AHG (Германия) (б) [2] (например, форсунки смесительных головок жидкостные и газовые), штуцеры (например, штуцер пирозапального устройства) [6]. Изделия, входящие в состав турбонасосного агрегата (ТНА). Например, корпус обратного клапана узла управления подачей топлива и др. [4]. В частности, входящие в конструкцию ротора ТНА подачи кислорода ЖРД втулки опор показаны на Рисунок 1.10 под номерами 2 и 13 [7].

Рисунок 1.10. Установка вала насоса жидкого кислорода высокоресурсного ТНА ЖРД [6]: 1 - корпус насоса; 2, 13 - втулки опор; 3, 6, 9, 12 - подшипники; 4, 10 - распорные кольца; 5, 11 - втулки; 7 - гайка; 8 - вал

При соединении элементов ТНА используют различные конструкции разъемных соединений, выбор которых зависит от величины передаваемого крутящего момента, необходимости частой сборки насосов, температурой эксплуатации, наличия дополнительных нагрузок на соединение. При значительном перепаде температур, например, при соединении корпуса насоса и турбины используют специальные кронштейны (Рисунок 1.12 [7]), допускающие смещения соединяемых элементов без нарушения соосности валов ТНА. Кронштейн 3 в таком соединении представляет деталь с внутренним выступом.

Рисунок 1.12. Соединение корпусов ТНА [6]: 1 - корпус насоса, 2 - шпилька, 3 - кронштейн, 4 корпус турбины, 5 - шайба, 6 - гайка.

Исследуемые изделия широко распространены в автомобилестроении в составе двигателей внутреннего сгорания: элементы топливной аппаратуры, систем охлаждения и др.

Например, выключатель подачи топлива (Рисунок 1.13), входящий в состав топливных насосов высокого давления (ТНВД) [4].

Рисунок 1.13. Чертёж выключателя подачи топлива дизеля [4]: 1 - корпус, 2 - штуцер, 3 - седло, 4 игла, 5 - клапан, 6 - втулка, 7 - крышка, 8-11 - шайба, 12 - пружина, 13 - маховичок, 14 - кольцо.

Такие ТНВД различной конструкции применяются как в отечественных, так и зарубежных дизельных двигателях. В отечественных двигателях ТНВД выполняют рядными, например, в дизелях Ярославского моторного завода (Рисунок 1.21) и V-образными - в дизелях Челябинского и Владимирского тракторных заводов, Минского моторного завода, Камского автомобильного завода. За рубежом ТНВД выпускают фирмы Bosch (насосы типов A, M, MW, P, H и др.), Motorpal (насосы типов A, M, B, P, Z и др.), Caterpillar, Nippon Denso, Zexel

и др. [8].

На двигателях ЯМЗ серии 236 и 238 в системе охлаждения используют водяной насос центробежного типа (Рисунок 1.14), который установлен на передней стенке блока цилиндров и приводится в движение коленчатым валом при помощи ременной передачи [9].

Рисунок 1.14. Схема установки уплотнения корпуса водяного насоса [9]: 1 - торцовое уплотнение, 2 - кондуктор, 3 - оправка, 4 - подшипники, 5 - проставка, 6 - установочный винт, 7 - опора.

На Рисунке 1.15 показана проставка 5 [9], которая используется для крепления насоса к опоре. Внутренняя геометрия изделия с полостью 50 мм содержит внутренний цилиндрический выступ с резьбой М20 и высотой 21 мм.

Изделия с внутренним выступом в полости встречаются в станкостроении в конструкции механических передач. Винтовые механические передачи используются для передачи движения рабочих органов станка. Высокая точность позиционирования, плавность перемещение и высокое передаточное отношение винтовой передачи позволяют применять их для вспомогательных и рабочих движений металлорежущего оборудования.

Рисунок 1.15 Чертеж проставки [9].

Наиболее распространенными являются шарико-винтовые пары (ШВП) -винтовые передачи с трением качения, которые обеспечивают высокий КПД (до 95%), точность и износостойкость. Для повышения точности ШВП необходимо устранить зазоры между элементами передачи, для этого используют конструкции из двух гаек, установленных в одном корпусе (Рисунок 1.16 [10]).

Рисунок 1.16. Винтовой механизм с угловым регулированием [10]: 1 - корпус, 2, 4 - гайка, 3 - вкладыш, 5 - ходовой винт.

Особо ответственные передачи планетарной системы используют при передаче крутящего момента в линейных приводах в установках подводной добычи газа и нефти. Планетарная передача компании Ewellix MT может передавать крутящий момент до 9000 кН и обеспечивать линейное перемещение до 20 мм/с.

Для передачи движения от двигателей к исполнительным механизмам

используют различные муфты. Муфты могут компенсировать погрешности изготовления и расположения соединяемых валов, для этого используют специальные компенсирующие муфты. Для защиты станка от перегрузок используют предохранительные муфты. Конструкция муфты влияет на точность и жесткость привода. Для изделий, которые изготовлены и расположены точно применяют жесткие муфты, которые способны передавать наибольший крутящий момент, обеспечивают максимальную жесткость и точность привода. Чертеж жесткой соединительной муфты приведен на Рисунок 1.17 [11]. Корпус муфты представляет собой цилиндрическое изделие с переменным внутренним сечением.

Рисунок 1.17. Жесткая соединительная муфта [11]: 1 - корпус, 2, 4 - гайка, 3 - вкладыш, 5 - ходовой винт.

Проведенный анализ различных конструкций, в которых встречаются изделия с внутренним выступом показывает широкое распространение деталей с исследуемой геометрией. Отметим, что приведенными конструкциями номенклатура деталей с выступом в полости не ограничивается. Корпуса различных устройств, в том числе, рассмотренных выше гидравлических и пневматических систем, топливной аппаратуры, систем охлаждения двигателей, механических приводов имеют внутренние кольцевые выступы. По своей конструкции принципиально под исследуемый класс изделий подходят корпуса шпинделей и других опор [12-13].

Далее рассмотрим основные способы изготовления приведенного класса изделий.

1.2. Анализ современных способов изготовления трубных изделий с

выступом в полости

Большинство из рассмотренных изделий с внутренним выступом являются корпусными, они отличаются сложной внутренней геометрией и служат для размещения других деталей, входящих в сборку. Изготовление внутреннего выступа представляет большую сложность [14].

Проведенный нами анализ научно-технической литературы [1] показывает, что изделия с внутренним выступом в полости получают в основном обработкой резанием. Ввиду многообразия форм и размеров исследуемых изделий подобрать нужную по толщине стенки и диаметру трубную заготовку затруднительно. Поэтому детали с выступом изготавливают, как правило, из сплошных заготовок.

Обработка резанием в таком случае обладает несколькими существенными недостатками. Низкий коэффициент использования материала (КИМ), низкая производительность и стойкость режущего инструмента [15-18].

Необходимость удаления всего объема металла из полости изделия приводит к низкому значению КИМ. Обработка резанием внутреннего выступа возможна за несколько операций: сверление отверстия и его растачивание. Растачивание на токарном станке осуществляется за два установа, поскольку необходимо обработать с двух сторон отверстия большего диаметра, которые образуют выступ. Количество переходов будет зависеть от отношения радиусов выступа и отверстия детали. При значении отношения радиусов близким к единице, то есть в случае, если на внутренней поверхности изделия необходимо получить небольшой выступ, можно использовать карусельный станок и произвести растачивание за один установ. Необходимость многопроходной обработки резанием снижает производительность и стойкость режущего инструмента, особенно в случае получения деталей для ракетно-космической техники из труднообрабатываемых жаропрочных и жаростойких сталей [12, 19].

Заготовками для обработки резанием чаще всего служат машиностроительные профили, полученные прокаткой. После прокатки металл

приобретает волокнистую структуру и анизотропию свойств. Для достижения наибольшей прочности волокна металла располагают вдоль максимальных растягивающих напряжений. Однако при обработки резанием возможно перерезание волокон металла, приводящее к уменьшению прочности и повышению проницаемости вдоль волокон микроструктуры [20-21].

Повышенная проницаемость изделий, работающих с агрессивной жидкостью топлива ЖРД, может привести к авариям, поэтому к деталям ТНА предъявляются повышенные требования по герметичности [22].

Широко используемый в ракетах гелий обладает высокой проницаемостью вдоль волокон макроструктуры, из-за чего раньше неоднократно случались аварии и даже катастрофы при запуске ракет и космических аппаратов. Поэтому перерезание волокон металла недопустимо в топливных системах ракетной техники [1].

Устранение указанных недостатков и повышение эксплуатационных свойств возможно за счет применения технологий обработки давлением. При помощи комбинированного выдавливания (Рисунок 1.18 [14, 23]) можно получать изделия с внутренним выступом. При этом значительно сокращается объем механической обработки, повышаются механические свойства и улучшается структура материала.

а б в г д

Рисунок 1.18. Технологические схемы комбинированного выдавливания

а-г [23], д [14].

Технология комбинированного выдавливания, применительно к классу рассматриваемых деталей подробно описана с выводом расчетных формул, необходимых для определения всех технологических параметров в работах [24-26] и позволяет снизить трудозатраты при производстве детали типа

«переходник» на 43% [16].

Однако, технологический процесс изготовления деталей с внутренним выступом предполагает получение сначала сплошной перемычки в заготовке (Рисунок 1.19 [23]), которую впоследствии удаляют механической обработкой или пробивкой. Таким образом КИМ материала не будет максимальным, а макроструктура наиболее важной части изделия - выступа окажется перерезанной при пробивке, сверлении и растачивании.

а б в

Рисунок 1.19. Детали с внутренним выступом, получаемые комбинированным выдавливаем [23].

Приведенный анализ показывает, что существующие способы изготовления деталей с внутренним выступом не удовлетворяют современным требованиям к экономии материалов и энергии, и обеспечению высоких механических и эксплуатационных свойств готовой продукции. Максимально повысить КИМ, производительность, стойкость инструмента и эксплуатационные свойства деталей с внутренним выступом может технология внутреннего радиального выдавливания, которая схематично приведена в справочниках без каких-либо расчетов или экспериментальных исследований (Рисунок 1. 20 [23]).

Рисунок 1.20. Штамповка внутренней поверхности кольцевой заготовки с круговым поперечным выдавливанием металла к центру [23]. Отметим, что предлагаемая технология позволяет получать выступы не только цилиндрической, но и более сложной формы (Рисунок 1.21).

а

б

в

Рисунок 1.21. Возможные схемы радиального выдавливания трубных изделий с внутренним выступом [1]. В следующих разделах рассмотрим теоретические и экспериментальные способы исследования технологии внутреннего радиального выдавливания.

1.3. Анализ существующих теоретических исследований внутреннего радиального выдавливания

Теоретическое исследование внутреннего радиального выдавливания предпринято в работах [17-18, 27-35], однако результатов работ недостаточно для разработки технологического процесса по следующим причинам.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рещиков Егор Олегович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 1. Актуальность и постановка задачи // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 8. С. 3-12.

2. Гидравлические и пневматические системы: Учеб. для сред. проф. учеб. заведений / А.Г. Схиртладзе, В.И. Иванов, В.Н. Канареев; Под. ред. Ю.М. Соломенцева М.: Высш. шк., 2006. 534 с.

3. Станочные гидравлические системы: Учебное пособие. / Схиртладзе А.Г. и др. Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2007. 276 с.

4. Боголюбов С. К. Чтение и деталирование сборочных чертежей. М.: Машиностроение, 1986. 84 с.

5. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод. Ч. 2. Гидравлические машины и гидропневмопривод. М.: МГИУ, 2003. 352 с.

6. Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: учебник для высших учебных заведений; под ред. Д.А. Ягодникова М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. 461 с.

7. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» / Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др.; Под общ. ред. Г.Г. Гахуна М.: Машиностроение, 1989. 424 с.

8. Марков В.А., Девянин С.Н., Мальчук В.И. Впрыскивание и распыливание топлива в дизелях. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. 360 с.

9. ПАО "АВТОДИЗЕЛЬ" (Ярославский моторный завод) ДВИГАТЕЛИ ЯМЗ-236М2, ЯМЗ-238М2 Руководство по эксплуатации 236-3902150-Б РЭ. / Под ред. Д.С. Мокроусова Ярославль, 2017.

10. Схиртладзе А.Г., Борискин В.П. Производство деталей металлорежущих

станков: учебное пособие. Старый Оскол: ТНТ, 2010. 592 с.

11. Кочергин А.И., Василенко Т.В. Проектирование привода подачи станка с ЧПУ: учебно-методическое пособие по курсовому проектированию для студентов специальности 1-36 01 03 «Технологическое оборудование машиностроительного производства». Минск: БНТУ, 2014. 73 с.

12. Станочное оборудование автоматизированного производства. Т. 2. Под ред. В.В. Бушуева М.: Изд-во «Станкин», 1994. 656 с.

13. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем: Справочник-учебник. В 3-х т. Т. 2. Ч. I. Расчет и конструирование узлов и элементов станков / А.С. Проников, Е.И. Борисов, В.В. Бушуев и др.; Под общ. Ред. А.С. Проникова М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение, 1995. 371 с.

14. Изготовление сложных полых деталей / К.Н. Богоявленский и др.; Под ред. К.Н. Богоявленского Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. 218с.

15. Аксененко А.Ю., Коробова Н.В., Дмитриев А.М. Анализ различных методов разработки процесса изготовления корпусных деталей комбинированным выдавливанием // Компьютерные исследования и моделирование. 2014. Том 6. №26. С. 967-974.

16. Аксененко А.Ю. Разработка методики проектирования процесса выдавливания для производства втулок со ступенчатыми внешней и внутренней поверхностями: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2016. 23 с.

17. Черняев А.В., Гладков В.А. Выдавливание внутреннего кольцевого ребра на корпусной обечайке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 12. С. 259-264.

18. Черняев А.В., Гладков В.А., Чудин В.Н. Формообразование давлением кольцевых ребер на трубе // Технология машиностроения. 2018. № 9. С. 10-14.

19. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова М.: Машиностроение, 2003. 912 с.

20. Технология металлов и других конструкционных материалов. Учебник

для машиностроит. специальностей вузов. Под ред. Н.П. Дубинина М.: Высшая школа, 1969. 704 с.

21. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В двух частях. Часть первая. Деформация и разрушение. М.: Машиностроение, 1974. 472 с.

22. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей: Учебник для студентов вузов по специальности «Авиационные двигатели и энергетические установки» / Г.Г. Гахун, В.И. Баулин, В.А. Володин и др.; Под общ. ред. Г.Г. Гахуна М.: Машиностроение, 1989. 424 с.

23. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. Т. 3 Холодная объёмная штамповка / Под ред. Г.А. Навроцкого; Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1987. 384 с.

24. Воронцов А.Л. Теория и расчеты процессов обработки металлов давлением. Учебное пособие для вузов. Том 1. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 396 с.

25. Игнатенко В.Н. Совершенствование технологии комбинированного выдавливания полых деталей с фланцем с учетом изменения механических свойств: дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2009. 185 с.

26. Фвм В.Н. Совершенствование технологии изготовления полых осесимметричных изделий с фланцем методом комбинированного выдавливания в изотермических условиях: дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2023. 192 с.

27. Черняев А.В., Гладков В.А., Чудин В.Н. Вариационная оценка режима плоского радиального выдавливания // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2017. № 10. С. 31-34.

28. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Вариационная оценка давления радиального выдавливания вязкопластичного материала // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 1. С. 209-214.

29. Черняев А.В., Гладков В.А. Расчетная модель выдавливания внутреннего фланцевого утолщения на трубе // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 3. С. 116-119.

30. Чудин В.Н. Черняев А.В., Гладков В.А. Расчетная модель выдавливания

фланцевых утолщений на трубе // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2018. № 6. С. 9-16.

31. Черняев А.В., Чарин А.В., Гладков В.А. Исследование силовых режимов радиального выдавливания внутренних утолщений на трубных заготовках // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. № 10. С. 440-445.

32. Тесаков Д.М. Анализ возможностей оптимизации технологии изотермического радиального выдавливания деталей для авиационной промышленности // XLVI Гагаринские чтения: Сборник трудов Международной молодежной научной конференции. Секция «Механика и моделирование материалов и технологий». Москва: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, 2020. С. 104-105.

33. Котов Д.И., Гладков В.А. Изотермическое выдавливание фланцевых утолщений на трубных заготовках // XLVII Гагаринские чтения: Сборник трудов Международной молодежной научной конференции. Секция "Механика и моделирование материалов и технологий". Москва: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, 2021. С. 87-89.

34. Черняев А.В., Чудин В.Н., Гладков В.А. Изотермическое выдавливание утолщений и фланцев на осесимметричных заготовках // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. Т. 19. № 4. С. 164-167.

35. Мартиросов А.Р. Выдавливание внутреннего кольцевого ребра на корпусной обечайке // XLVП Гагаринские чтения: Сборник трудов Международной молодежной научной конференции. Секция "Механика и моделирование материалов и технологий". Москва: Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, 2021. С. 98-102.

36. Черняев А.В., Гладков В.А. Программа расчета изотермического выдавливания фланцев на трубных заготовках. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021619300 заявл. 01.06.2021, опубл. 08.06.2021.

37. Алиева Л.И. Силовой режим формообразования полых деталей при

холодном радиально-прямом выдавливании с обжатием // Вестник Национального технического университета Украины "Киевский политехнический институт". Серия: Машиностроение. Киев: НТУ "ХПИ". 2016. N0 38 (1210). С. 5-12.

38. Алиева Л.И. Мартынов С.В., Грудкина Н.С. Напряженно-деформированное состояние при холодном выдавливании втулок с внутренним фланцем // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. № 9. С. 18-21.

39. Силовой режим радиального выдавливания внутреннего фланца / Л.И. Алиева и др. // Ресурсосберегающие технологии производства и обработки давлением материалов в машиностроении. 2013. № 1(14). С. 88-98.

40. Воронцов А.Л., Власов А.В. Исследование надежности предсказания с помощью метода конечных элементов основных параметров процесса пластической деформации на примере выдавливания цилиндрического стакана часть 1. Актуальность темы // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 4. С. 3-11.

41. Воронцов А.Л., Власов А.В. Исследование надежности предсказания с помощью метода конечных элементов основных параметров процесса пластической деформации на примере выдавливания цилиндрического стакана. Часть 2. Расчет сил и накопленных деформаций // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 5. С. 3-15.

42. Воронцов А.Л., Власов А.В. Исследование надежности предсказания с помощью метода конечных элементов основных параметров процесса пластической деформации на примере выдавливания цилиндрического стакана. Часть 3. Расчет разных параметров // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 6. С. 3-16.

43. Воронцов А.Л., Власов А.В. Исследование надежности предсказания с помощью метода конечных элементов основных параметров процесса пластической деформации на примере выдавливания цилиндрического стакана. Часть 4. Моделирование течения металла с несколькими степенями свободы // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018.

№ 7. С. 3-10.

44. Никифоров И.А. Разработка технологии прямого выдавливания с использованием контрпуансона для изготовления стаканов с фланцем в донной части повышенного качества: дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2021. 193 с.

45. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 1. М.: Машиностроение, 2006. 474 с.

46. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 2. М.: Машиностроение, 2006. 397 с.

47. Воронцов А. Л. Технологические задачи теории пластичности. Том 3. М.: Машиностроение, 2006. 475 с.

48. Архипов А.А. Разработка эффективного технологического процесса объемной штамповки фланцев сложной формы: дис. ... канд. техн. наук. Москва. 2022. 160 с.

49. Воронцов А.Л. Теория и расчеты процессов обработки металлов давлением. Учебное пособие для вузов. Том 2. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 441 с.

50. Politis, D.J., Politis, N.J., Lin, J. et al. A review of force reduction methods in precision forging axisymmetric shapes. Int J Adv Manuf Technol. 2018. 97. P. 28092833.

51. Алиева Л.И., Мартынов С.В. Штампы для радиального выдавливания деталей с внутренним фланцем из трубчатой заготовки // Известия МГТУ МАМИ. 2013. Т. 2. № 2(16). С. 17-19.

52. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 1. Актуальность и постановка задачи // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2018. № 8. С. 3-12.

53. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 2. Определение кинематического и напряжённого состояний // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением.2019. № 1. С. 3-9.

54. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 3. Определение деформированного состояния // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 3. С. 3-7.

55. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 4. Границы деформационных зон // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 4. С. 3-9.

56. Воронцов А.Л. Некоторые проблемы механики деформируемого твёрдого тела и её технологических приложений. 9. Степень деформации и накопленная деформация. Деформированное состояние заготовки и учёт упрочнения при осадке и вдавливании в полупространство. Часть 1 // Производство проката. 2011. № 2. С. 41-48.

57. Воронцов А.Л. Методические указания по аппроксимации кривых упрочнения // Производство проката. 2001. № 3. С. 21-25.

58. Дмитриев А.М., Воронцов А.Л. Аппроксимация кривых упрочнения металлов // Кузнечно-штамповочное производство. 2002. № 6. С. 16-22.

59. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 5. Методики расчёта технологических параметров выдавливания изделий с одинаковыми радиусами верхней и нижней частей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 5. С. 3-8.

60. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 6. Методики расчёта технологических параметров выдавливания изделий с разными радиусами верхней и нижней частей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2019. № 6. С. 3-9.

61. Воронцов А.Л. О корректном построении и проверке теоретических моделей процессов обработки металлов давлением. Часть 1 // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. № 5. С. 12 -19.

62. Воронцов А.Л. О корректном построении и проверке теоретических моделей процессов обработки металлов давлением. Часть 2 // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. № 6. С. 3-10.

63. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980. 304 с.

64. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 7. Начальная экспериментальная проверка теоретических формул // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2022. № 9. С. 3-11.

65. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 8. Продолжение экспериментальной проверки теоретических формул при выдавливании без упрочнения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2022. № 12. С. 3-15.

66. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 9. Экспериментальная проверка теоретических формул при выдавливании с упрочнением алюминиевого сплава АВ // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2023. № 2. С. 3-12.

67. Воронцов А.Л., Рещиков Е.О. Исследование внутреннего радиального выдавливания трубной заготовки. Часть 10. Экспериментальная проверка теоретических формул при выдавливании с упрочнением сталей 10, 12Х18Н9Т и латуни Л63 // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2024. № 1. С. 3-12.

68. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. 520 с.

69. Воронцов А.Л. Промышленное опробование результатов исследования совмещённого процесса редуцирования-дорнования // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. Обработка материалов давлением. 2017. № 9. С. 3-10.