ТОЧНОСТЬ ОПЕРАЦИИ ЗАКРЫТОЙ ШТАМПОВКИ, ВЫПОЛНЯЕМОЙ НА ВИНТОВОМ ПРЕССЕ

ТОЧНОСТЬ ОПЕРАЦИИ ЗАКРЫТОЙ ШТАМПОВКИ, ВЫПОЛНЯЕМОЙ
НА ВИНТОВОМ ПРЕССЕ
Вяткин А.Г. (к.т.н., доцент, КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Вяткин А.А. (студент, КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)
При выполнении операции закрытой штамповки одним из параметров
точности, который зависит от характеристик оборудования, является высота
штампуемой поковки, так как диаметральные размеры зависят лишь от
точности оснастки (штампа). Поэтому возникает необходимость в определении
ожидаемой погрешности высотных размеров поковок, штампуемых на
конкретном типе пресса. Операция закрытой штамповки может выполняться на
кривошипных, гидравлических и винтовых прессах. Точность закрытой
штамповки на кривошипных и гидравлических прессах достаточно полно
исследована [1]. Практически отсутствуют работы, в которых исследовалась
точность этой операции, выполняемой на винтовом прессе.
Ожидаемую погрешность высотных размеров можно определить расчетноаналитическим
методом,
используя
основные
положения
теории
параметрической чувствительности [2].
Согласно этой теории погрешность, вызванную влиянием первичного
фактора (исходной погрешностью), можно представить в виде:
x1i  K i  xi ,
где K i – коэффициент преобразования (коэффициент чувствительности)
исходной относительной погрешности xi в относительную погрешность
исследуемого параметра x1i .
Определив значения K i , можно выявить влияние исходных погрешностей
на точность выходного параметра.
В общем виде были получены зависимости для определения
коэффициентов чувствительности для операций, выполняемых на винтовом
прессе при условии сохранения всего объема поковки в полости штампа, к
которым относится операция закрытой штамповки:
A
P
C
P
xi
xi
x
Ki 
 i,
(1)
 A
P  V 1  A
P  x1
 C
 

P

  C
P

V

x

x

x

x

x


2
2
1
1
1
x2
 A
P  1
 C
 
P
V

x

x

2
2
x2
V
KV 
 ,
 A
P  V 1  A
P  x1
 C
 

P

  C
P

V

x

x

x

x

x


2
2
1
1
1
x2
(2)
где K i и KV – коэффициенты преобразования погрешности параметра xi и
погрешности объема в погрешность высоты поковки соответственно; C –
жесткость системы пресс-штамп; P – номинальная сила сопротивления
поковки деформированию; x1 – высотный размер поковки; x2 – размер
поковки, связанный с размером x1 условием постоянства объема; xi – параметр
поковки, влияющий на точность поковки.
Работу пластического деформирования поковки можно представить как:
h0
A   Pr , d dh ,
h
(3)
где Pr , d  – сила сопротивления поковки деформированию, как функция
параметров r и d ; h0 и h – высота исходной заготовки, и высота поковки в
конечный момент деформирования соответственно.
Сила сопротивления поковки деформированию [3]:
d 2 
d
 2r  
(4)
P  s
1
,
5
ln

0
,
5
1   ,
4 
2r
d 

где  s – напряжение текучести материала поковки с учетом его упрочнения,
d – диаметр поковки, r – радиус на кромках поковки.
Условие постоянства объема исходной заготовки может быть представлено
в виде:
d 2
(5)
V
h  r 2  d  const .
4
Вычислив частные производные (3), (4), (5) и подставив их в (1) и (2)
получим формулы для определения коэффициентов преобразования
погрешностей s и V в относительную погрешность высоты поковки h :
d
 2r 
1,5 ln  0,5  1  
2r
d 

K 
,
(6)
d 1

h 2  1,5  
r   8r

4r 2
.
(7)
KV  1 
d h
Из анализа полученных формул видно, что величина коэффициентов
преобразования, а значит и степень влияния исходных погрешностей на высоту
поковки зависит только от геометрических параметров поковки. Причем, если
диаметр ( d ) и высота ( h ) являются заданными параметрами, то величину
радиуса ( r ) на кромках поковки, можно задавать разной, и она будет
определять жесткость поковки. С уменьшением радиуса жесткость поковки
увеличивается [1].
Для поковок d  30 мм и h  12 мм с различными радиусами на кромках по
формулам (6) и (7) были выполнены расчеты. Результаты расчетов в виде
графиков представлены на рис. 1, показывающих зависимость коэффициентов
преобразования от жесткости поковки, определяемой величиной радиуса.
Рис. 1
Из анализа полученных графиков следует вывод, что с уменьшением
жесткости поковок (увеличением радиуса на кромках) влияние погрешности
s на точность высоты поковки увеличивается, а погрешности V –
уменьшается. Также видно, что погрешность объема исходных заготовок
оказывает доминирующее влияние на точность высоты поковки. Рассеяние
механических свойств материала поковки ( s ) при малых величинах радиуса
( r  0,5 мм) практически не влияет на точность.
Список литературы
1. Антонюк Ф.И. Анализ и обеспечение высокой точности холодной
объемной штамповки на прессах научно обоснованным выбором жесткости
элементов технологической системы. Диссертация д-ра технических наук. М. –
2004. – 450с.
2. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и
надежности радиоэлектронных средств: Учебник для вузов. – М: Радио и связь,
1991. –360 с.
3. Атрошенко А.П., Федоров В.И. Металлосберегающие технологии
кузнечно-штамповочного производства. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отдние, 1990. – 279 с.: ил.