Аннотация
Доля импорта в потреблении крепежных изделий в Российской Федерации в 2014 г. составила 46%. В основном, это стержневые изделия с головками (болты и винты). Расширение производства крепежных изделий с головками является важной задачей отечественной промышленности. Повысить эффективность производства болтов возможно за счет совершенствования конструкции изделий и применения малоотходных технологий. Цель работы – разработка математической модели и расчет энергосиловых параметров малоотходного процесса штамповки головок болтов с торцевой лункой. Используя вариационный метод, решена задача определения энергосиловых параметров процесса штамповки головок болтов с торцевой лункой. Реологические свойства штампуемого металла задавались в виде модели жесткопластической среды с нелинейным упрочнением. Кривая упрочнения описывалась экспоненциальной зависимостью. Рассматривался конечный этап деформирования, когда производится окончательная штамповка с перемещением инструмента на малую величину. Деформируемый на конечном этапе штамповки объем разбивался на жесткую и пластическую области. Задавались функции перемещений и составлялся функционал полной работы деформации. Поиск минимума полной работы деформации осуществляли численными методами с использованием специально разработанной программы. По результатам расчетов построена номограмма, позволяющая определять удельные усилия штамповки головок с торцевой лункой в зависимости от относительных размеров головки для марок стали, наиболее широко применяемых при изготовлении болтов. Результаты исследования использовались при разработке малоотходных технологий изготовления опытных партии болтов М 16×50 (ГОСТ 7798-70) и путевых шурупов ЦП-54 (ТУ 1293-165-0112432-2003) с торцевой лункой. Применение разработанных технологий обеспечивает экономию металла 3–6%.
Ключевые слова
Штамповка головок болтов, торцевая лунка, вариационный метод, функции перемещений, энергосиловые параметры, усилия штамповки.
1. Приказ Министерства промышленности и торговли РФ № 65 2 от 31.03.2015 «Об утверждении плана мероприятий по импортозамещению в отрасти черной металлургии Российской Федерации». М., 2015.
2. Мокринский В.И., Железков О.С. Новые прогрессивные виды и технологические процессы изготовления крепежных изделий // Метизное производство. 1990. Вып. 2. С. 22.
3. Мокринский В.И. Производство болтов холодной объемной штамповкой. М.: Металлургия, 1978. 78 с.
4. Развитие теории и технологии проектирования машин, агрегатов и инструмента в процессах обработки давлением и резания / С.И. Платов, Н.Н. Огарков, Д.В. Терентьев, О.С. Железков, В.В. Рубаник, Ж.П. Вассал // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 1. С. 112–114.
5. Константинов Д.В., Корчунов А.Г. Мультимасштабное компьютерное моделирование процессов обработки металлов давлением // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 1. С. 36–42.
6. Паршин В.Г., Поляков М.Г., Железков О.С. Метод определения усилий холодной высадки головок болтов и винтов // Черная металлургия: Бюл. ин-та Черметинформация. 1975. № 12. С. 48–49.
7. Паршин В.Г., Железков О.С. Определение усилий холод-ной объемной штамповки осесимметричных деталей // Изв. вузов. Черная металлургия. 1980. № 3. С. 86–89.
8. Реологические модели как основной элемент моделиро-вания процессов обработки металлов давление / О.М. Смирнов, С.А. Тулупов, М.А. Ценин и др. // Вестник Магни-тогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008. № 2. С. 36–42.
9. Смирнов-Аляев Г.А. Механические основы пластической обработки металлов. Л.: Машиностроение, 1968. 266 с.
10. Теория обработки металлов давлением / И.Я. Тарновский, А.А. Поздеев, О.А. Ганаго и др. М.: Металлургиздат,1963. 672 с.