CC BY
83
УДК 621.735.06; 621.97
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НА ДИНАМИКУ КРИВОШИПНОГО ПРЕССА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ШТАМПОВКИ
© 2010 В В. Телегин, М.Н. Абдуллах
Липецкий государственный технический университет
Поступила в редакцию 15.11.2010
Рассматривается применение системы dam для оценки уровня динамических нагрузок в главном исполнительном механизме КГШП К8544 при штамповке фланцевых поковок по различным технологическим схемам.
Ключевые слова: технологические схемы, фланцевые поковки, технологические нагрузки, динамическая модель
Разработка новых технологических схем горячей штамповки [1, 2] различных изделий на КГШП позволяет снизить максимальные значения величин технологических нагрузок и в некоторых случаях использовать для изготовления поковок оборудование с меньшим номинальным усилием.
Цель работы: оценка уровня динамических нагрузок в главном исполнительном механизме КГШП К8544 при штамповке фланцевых поковок (рис. 1) по различным технологическим схемам.
Рис.1. Втулка шестерни передней передачи
Традиционная технологическая схема поковки детали "Втулка шестерни передней передачи" предполагает использование горя-чештамповочного пресса (КГШП) с номинальным усилием не менее 25 МН, например,
Телегин Виктор Валериевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой "Инженерная графика". E-mail: vivt@lipetsk.ru
Абдуллах Мохаммед Наджиб, аспирант. E-mail: moh_77@mail.ru
модели К8544. Штамповка при этом осуществляется за три технологических перехода: осадка, предварительная и окончательная штамповка (рис. 2). При разработке новой технологической схемы штамповки этой детали (рис. 3) использован способ, предложенный в работе [1]. Авторами предполагалось, что новый технологический процесс позволит уменьшить нормы расхода металла, снизить усилия штамповки и повысить качество поковки [2].
Расчёт технологических процессов выполнялся с помощью программного комплекса Р-Рогш-2В/3Б при следующих характеристиках заготовки и инструмента:
• используемый механический пресс номинальным усилием 25 МН;
• Размеры исходных заготовок, диаметр О =75 мм, высота - Н = 122-124 мм.
• охлаждение в инструменте 1,0 сек;
• материалы - сталь 15ХГН2ТА;
• температура заготовки 1000оС;
• температура инструмента для осаживания 150оС;
• температура инструмента для второй операции 150оС;
• смазка - вода + графит.
Результаты моделирования по программе Р-Богш-2В/3В штамповки поковки по традиционной и новой технологии приведены на рис. 4 и 5. При штамповке фланцевых поковок (рис. 4 и 5) появляется возможность применения горячештамповочного пресса (К8542) усилием 16МН (рис.6), вместо пресса (К8544) усилием 25 МН.
Рис. 2. Штамповочные переходы традиционной технологии
Рис. 3. Штамповочные переходы новой технологии
Рис. 4. Технологические переходы традиционной технологии: а - осадка; б - предварительная штамповка; в - окончательная штамповка
а)
V
б)
в)
Рис. 5. Технологические переходы новой технологии: а - осадка; б - предварительная штамповка; в - окончательная штамповка
Твёрдотельная модель КГШП показана на жёсткости с достаточно высокой степенью
рис. 7а, а его динамическая модель на рис. 7б. точности могут быть рассчитаны по их трёх-
Упруго-инерционные характеристики динами- мерным моделям [4]. На рис. 8 показан один из
ческой модели, моменты инерции, массы и этапов таких расчётов применительно к
эксцентриковому валу, выполненный в системе Inventor Professional американской фирмы Autodesk.
i
4 \ / // ✓
\ //
1 \ г t / \
У 2
-----
Рис. 6. Графики зависимостей суммарного усилия деформации от хода ползуна при штамповке: 1 - традиционной; 2 - новой; 3 - допустимое усилие для пресса 16 МН; 4 - допустимое усилие для пресса 25 МН
Исследование динамических процессов в КГШП, при реализации технологических операций штамповки поковки детали "Втулка шестерни передней передачи" выполнялся в системе dam [5]. На рис. 9 приведены графики нагрузок на главном вале КГШП К8544 при штамповке фланцевых поковок по различным технологическим схемам в режиме одиночных ходов. Результаты исследования динамики показывают, что максимальная статическая нагрузка на главном вале при использовании новой технологической схемы штамповки в сравнении с традиционной снижается на «25% (см. рис. 9а), а максимальная динамическая нагрузка снижается, соответственно, на «28% (см. рис. 9б). На рис. 10 приведены графики изменения значений максимального ускорения ползуна пресса в зависимости от скорости его работы и величины зазоров в кинематических парах соединений главный вал-шатун, шатун-ползун.
Клиноремённая передача и маховик
Со фО
Приводной вал и зубчатая передача
©Ф
Ф1
Цт-1 с- Сз1
Главныи (эксцентриковый) вал С31 _ С32
г^Лп
ф2
зубчатая передача 11 муфты
ф31
ф4
h.
h.
й
ф32 Г|4
С4 Шатун
1114
Ползун (хвостовик
ф52
11152
'- 11151
П5
С51 Ползун
а б
Рис. 7. Твёрдотельная (а) и динамическая (б) модели главного исполнительного механизма и его привода КГШП К8544
I-¡ÄT^i-p^-3
т [i4i>n- г—. Ш щ (■"
а б
Рис. 8. пример расчёта упруго-инерционных характеристик фрагмента эксцентрикового вала: момента инерции 131 (а) и жёсткости с31 (б)
а
Рис. 9. Нагрузки на главном вале: а - традиционная технология, б - новая технология,
1 - статическая, 2 - динамическая
Рис.10. Зависимость максимального ускорения ползуна пресса в зависимости от скорости его работы и степени изношенности кинематических пар в режиме одиночных ходов (а) традиционная технология, (б) новая технология. Величина зазора в соединении шатун - ползун: 1 - 0 мкм,
2 - 50 мкм, 3 - 100 мкм, 4 - 150 мкм, 5 - 200 мкм
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Володин, И.М. Система основных принципов проектирования процессов горячей объемной штамповки и созданные на ее основе технологий / И.М. Володин, А.А. Ромашов // Кузнечно-штамповочное производство. 2008. №9. С. 19-28.
2. Володин, И.М. Моделирование процессов горячей объёмной штамповки: Монография / И.М. Володин. - М.: Машиностроение-1, 2006. 253 с.
3. Телегин, В.В. Динамика механизмов многопозиционных холодноштамповочных автоматов:
Монография / В.В. Телегин. - Липецк: ЛГТУ, 2006. 204 с.
4. Телегин, В. В. Главный исполнительный механизм кривошипного горячештамповочного пресса. Моделирование динамических процессов // В.В. Телегин - Современная металлургия начала нового тысячелетия: сб. науч. тр. VI межд. научно-тех. конф. Часть 1. - Липецк: ЛГТУ, 2009. С. 141-147.
5. Телегин, В.В. Исследование динамики кривошипного горячештамповочного пресса в системе dam / В.В. Телегин, М.Н. Абдуллах // Естественные и технические науки. 2010. № 4. С. 252-267.
THE ANALYSIS OF INFLUENCE ON DYNAMICS OF CRANK PRESS OF TECHNOLOGICAL SCHEMES OF PRESS FORMING
© 2010 V.V. Telegin, M.N. Abdullah Lipetsk State Technical University
Application of system dam for estimation of dynamic loads level in main actuating mechanism of KGSHP K8544 at press forming the flange forgings under various technological schemes is considered.
Key words: technological schemes, flange forgings, technological loadings, dynamic model
Viktor Telegin, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department "Engineering Drawing". E-mail: vivt@lipetsk.ru
MohammedAblullah Post-graduate Student. E-mail: moh_77@mail.ru
