15 Мая 2018

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ СЛОЖНОКОНТУРНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ МАЛЫХ СЕЧЕНИЙ (Монография, часть 18)

(читать ЧАСТЬ 17)

установление моделей зависимостей конструктивных параметров деталей указанных узлов и технологических параметров процесса штамповки от физических и геометрических параметров, характеризующих отдельные виды отказов.

2.4.4. Комплексное обеспечение надежности исследуемых штампов

Данное обеспечение надежности предусматривает разработку научных методов уменьшения совместного влияния всех рассмотренных факторов. В работах автора [20, 21, 22, 23, 24, 25, 26] принято и доказано, что уменьшение комплексного влияния всех факторов на надежность работы штампов по вышерассмотренным критериям возможно на основе:

  • создания жестких конструкций узлов штампа и отдельных его деталей, входящих в данные узлы;
  • оптимизации форм и конструктивных параметров верхних узлов штампов;
  • оптимизации всей конструкции штампа;
  • снижения влияния трудноуправляемых технологических факторов.

Жесткие конструкции узлов штампа и отдельных его деталей препятствуют взаимному микроперемещению рабочих кромок его инструментов, как конечных звеньев технологической цепи штамп-пресс-штамп. При этом данные микроперемещения рабочих кромок инструментов от их номинального расположения могут складываться по направлению с постоянными погрешностями центрирования  инструментов. В работе [20] принято и доказано, что величина микроперемещений в текущей точке рабочего контура инструмента в конкретном направлении зависит от локальной жесткости детали штампа, которой принадлежит данный инструмент (пуансон, вставная матрица), измеренной в сечении этого направления и прямо пропорциональна локальной нагрузке от разделения, действующей также в данном направлении. Разработанные физические модели оценки данных микроперемещений позволяют решить проектную задачу нахождения оптимальных размеров детали, в которой имеет направление или закреплен данный инструмент или проверочную, т.е. проверку предварительно заданных значений конструктивных размеров такой детали. Оценка вероятности допустимости микроперемещений контуров инструментов, базирующихся в плоских деталях, производится с использованием нормированной функции Лапласа.

Оптимальные формы и конструктивные параметры верхних узлов штампов в отношении комплексного обеспечения надежности штампа предполагают:

  • снижение количества деталей, входящих в узел;
  • оптимизацию форм, взаимного расположения и размеров каждой детали, входящей в узел;
  • концентрацию масс частей деталей, составляющих верхний узел вблизи вертикальной плоскости, проходящей через центр давления раскроя и параллельной ходу штамповки, а также приближения их к зеркалу матрицы; данное техническое решение способствует уменьшению изгибающих моментов от перемещений этих масс по отношению к центральным сечениям деталей, расположенным вблизи от данной плоскости, что в конечном итоге уменьшает и микроперемещения кромок рабочих инструментов;
  • совмещение функций отдельных деталей в одной детали.

Дополнительным эффектом рассматриваемой оптимизации является экономия стали и твердого сплава при изготовлении деталей штампа.

Оптимизация всей конструкции штампа состоит в оптимизации конструкций верхнего и нижнего узлов штампа, а также его блока.

В работах [23, 25, 26] автора принято и доказано, что комплексное повышение надежности штампа как и любого проектируемого технического объекта связано с формированием его в виде т.н. трансформативного объекта, предполагающего:

  • минимизацию суммы функциональных размеров поверхностей составляющих элементов; суммы площадей функциональных внешних элементов, которые входят в состав каждого элемента; суммы важных взаимных расположений функциональных поверхностей составляющих элементов;
  • последовательное исключение принципиально возможных, но неприемлемых в конструктивно-технологическом отношении форм узлов штампа.

Путем применения предложенных методов установлена оптимальная желобообразная форма деталей верхнего узла штампа.

Снижение влияния трудноуправляемых технологических факторов на надежность работы штампа [24] предполагает, кроме оптимизации влияния управляемых (предел прочности разделяемого материала, толщины материала, средней скорости деформирования) использование следующих путей их уменьшения:

  • использование более современного прецизионного оборудования и его оснащения;
  • использование для изготовления рабочих инструментов штампа заготовок из твердого сплава с улучшенными физико-механическими характеристиками;
  • корректировка колебаний механических характеристик штампуемой ленты путем ее оптимального раскроя;
  • применение современных очищающих устройств поверхности ленты;
  • применение упругих элементов повышенной жесткости и др.

2.4.5. Оценка надежности ПРШПД с ТСИМС

Оценка надежности ПРШПД с ТСИМС может быть произведена по схеме: исследовательские испытания; доводочные испытания; приемные испытания. Данная оценка является четвертым, завершающим этапом общего процесса исследования надежности штампов [27].

2.4.5.1. Исследовательские испытания.

Данный вид испытаний производят для опытной партии штампов 5 шт. Штампы подвергаются 2·105 нагружениям в течении рабочей смены (7-8 часов) при скорости нагружения 400-500 ход./мин. Для исключения влияния точности прессового оборудования на результат испытания каждый из штампов испытывают на отдельном прессе. Базовым числом нагружений при данном виде испытаний выбрано 10 смен, т.е. 2·106 нагружений. Данный период работы штампа соответствует началу установившегося периода приработки инструментов и других деталей штампа, когда полностью исключены детерминированные погрешности наладки штампа. За данный период производится фиксация количества отказов штампов по вышеуказанным видам, см. Табл. 2.1.

Из перечисленных в Табл. 2.1. видов отказов к критерию объемной прочности относятся виды 1, 2, 6; к критерию поверхностной прочности – виды 3, 4, 6; к критерию устойчивой точности штамповки – 5.

Целью исследовательского испытания является:

  • определение эффективности введения новых конструктивных параметров раскроя и деталей узлов штампа;
  • проверка полученных ранее теоретическими и экспериментальными исследованиями аналитических и вероятностных зависимостей надежности по рассматриваемым критериям.

Методами оценки исследовательского испытания являются:

(читать ЧАСТЬ 19)