Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


¬имоги до точност≥ штамп≥в




10.7.1. ¬имоги до точност≥ штамп≥в листового штампуванн€

10.7.2. ¬имоги до точност≥ штамп≥в обТЇмного штампуванн€ та видавлюванн€

ќбл≥к ст≥йкост≥. ѕаспорт штампа

ѕ≥сл€мова автора

 

 

5.3. ќѕ“»ћ≤«ј÷≤я  ќЌ—“–” ÷≤… Ў“јћѕ≤¬

«агальна постановка завданн€ оптим≥зац≥њ. ћайже ус≥ штампи працюють у т€жких умовах, тому помилки й неточност≥ в њхн≥х конструкц≥€х привод€ть до р≥зкого зниженн€ ст≥йкост≥. «агальн≥ рекомендац≥њ з конструюванн€ [13; 35; 55; 57; 59; 60] ≥ основн≥ принципи конструюванн€, €к≥ викладен≥ вище, дають можлив≥сть реал≥зувати т≥льки працездатну конструкц≥ю штампа, але не оптимальну. ÷е пов'€зане ≥з трьома обставинами. ѕо-перше, традиц≥йн≥ методи позбавлен≥ строгого математичного п≥дходу, що дозвол€Ї, виход€чи з конкретних заданих умов, науково обірунтовано вибрати конструкц≥ю €к штампа в ц≥лому, так ≥ кожного його елемента. ѕо-друге, велика розмањт≥сть практичних завдань не може бути охоплено повною м≥рою нав≥ть найдетальн≥шими рекомендац≥€ми. ѕо-третЇ, одержати працездатну конструкц≥ю штампа набагато прост≥ше, н≥ж оптимальну, тому що п≥д час пошуку прийн€тного р≥шенн€ припустимо обмежитис€ розгл€дом невеликого числа вар≥ант≥в, у той час €к при пошуку оптимального р≥шенн€ необх≥дно встановити багато можливих р≥шень ≥ лише пот≥м шл€хом пор≥вн€нн€ за де€ким критер≥Їм в≥д≥брати оптимальне. ќптим≥зац≥€ конструкц≥њ штампа може бути представлена €к знаходженн€ сп≥вв≥дношенн€ м≥ж вектором параметр≥в оптим≥зац≥њ X ≥ вектором критер≥њв оптим≥зац≥њ Y (5.1), а також виб≥р комплексу складових вектора X, при €кому дос€гаЇтьс€ максимум (м≥н≥мум) Y. Ѕезл≥ч значень вектора Y утворить прост≥р €кост≥, обумовлена вимогами, зазначеними в табл. 5.2.

¬ загальн≥й постановц≥ завданн€ оптим≥зац≥њ конструкц≥њ штампа формулюЇтьс€ в такий спос≥б.

ѕри де€ких обмеженн€х, обумовлених способом р≥шенн€, розробити сукупн≥сть робочих структурних елемент≥в (пуансон≥в, матриць, выталкивателей, опор пуансон≥в ≥ выталкивателей, пуансонодержателей), що забезпечують одержанн€ деталей, €к≥ в≥дпов≥дають вимогам кресленн€; об'Їднати ц≥ елементи з допом≥жними елементами в структур≥ з необх≥дним функц≥ональним призначенн€м; при де€ких обмеженн€х, що накладають на р≥шенн€, вибрати оптимальну структуру, дл€ €коњ критер≥й оптим≥зац≥њ маЇ максимальне значенн€.

” цьому формулюванн≥ дв≥ч≥ ф≥гурують обмеженн€. ѕерша њхн€ група стосуЇтьс€ способу р≥шенн€ завданн€. ¬она в≥дбиваЇ наш≥ знанн€ про вплив р≥зних конструктивних елемент≥в на ст≥йк≥сть, ураховуЇ на€вн≥ математичн≥ модел≥ м≥цност≥, зношуванн€ й т.п., можливост≥ конкретних обчислювальних машин. ƒруга група обмежень ставитьс€ до самого р≥шенн€ завданн€ й пов'€зана з ф≥зичними обмеженн€ми, на€вн≥стю необх≥дних матер≥ал≥в, устаткуванн€, квал≥ф≥кац≥Їю виконавц≥в ≥ т.п.

Ќа жаль, недостатн≥й обс€г в≥домостей про штамп €к систем≥ й труднощам формал≥зац≥њ вс≥х умов роботи елемент≥в структури (штампа) ≥ вимог до них робл€ть завданн€ оптим≥зац≥њ поки незд≥йсненноњ в загальн≥й постановц≥. “ому звузимо завданн€ й зведемо њњ до параметричноњ оптим≥зац≥њ конструкц≥й основних робочих структурних елемент≥в.

ћодель ≥ критер≥й оптим≥зац≥њ. ћодель оптим≥зац≥њ конструкц≥њ штампа може бути представлена у вигл€д≥ ≥Їрарх≥чноњ схеми ≥з двома р≥вн€ми оптим≥зац≥њ. ¬ищий р≥вень Ц це виб≥р оптимальноњ (по де€кому прийн€тому критер≥њ) конструкц≥њ штампа Sonт з обмеженого числа припустимих структур, обумовлених функц≥ональним призначенн€м конструкц≥њ й обмеженн€ми. ѕ≥д структурою Si умовимос€ розум≥ти певну й у достатн≥й мер≥ стаб≥льну сукупн≥сть взаЇмод≥ючих елемент≥в ij, призначену дл€ виконанн€ заданоњ операц≥њ. ≤ншими словами, структуру Si можна ототожнити з типом штампа.

—користавшись класиф≥кац≥Їю штамп≥в (див. табл. 5.1), можна нам≥тити де€ке число можливих структур, з €ких необх≥дно вибрати оптимальну. ќчевидно, що в м≥ру переходу в≥д б≥льше простих структур (S 1, S 2 ≥ т.д.) до б≥льше складного (S m-1_, S m)зм≥нюютьс€ €к варт≥сть, металоЇмн≥сть, трудом≥стк≥сть виготовленн€, так ≥ експлуатац≥йн≥ €кост≥ штампа, причому ц≥ зм≥ни нос€ть суперечливий характер: за п≥двищенн€ €коњ-небудь €кост≥ необх≥дно платити зб≥льшенн€м трудом≥сткост≥, металоЇмност≥, вартост≥. ƒл€ оц≥нки ефективност≥ €коњ-небудь конструкц≥њ (≥з числа S m)необх≥дно виробити критер≥й пор≥вн€нн€, тобто скласти функц≥ю оптим≥зац≥њ I, за допомогою €коњ можлива чисельна характеристика оптимальност≥ конструкц≥њ штампа. Ќ≥ж б≥льш повно й точно в≥дбиваЇ критер≥й I призначенн€ структури Si, тим в≥н складн≥ше, тим сутужн≥ше його використати дл€ р≥шенн€ практичних завдань в≥дшуканн€ оптимального вар≥анта конструкц≥њ штампа. ÷≥нн≥сть кожного критер≥ю в≥дносна. Ѕудь-€ка ознака окремо (наприклад, варт≥сть, металоЇмн≥сть, продуктивн≥сть, над≥йн≥сть) зовс≥м не, визначаЇ оптимальност≥ конструкц≥њ. якщо одне з €костей структури Si приймаЇтьс€ €к критер≥й, а ≥нш≥ не враховуютьс€, то в б≥льшост≥ випадк≥в передбачаЇтьс€, що при зм≥н≥ параметр≥в структури в област≥ њхн≥х оптимальних значень за прийн€тим критер≥Їм ≥нш≥ €кост≥ зм≥нюютьс€ несуттЇво. —тосовно до штамп≥в дл€ видавлюванн€ це положенн€ н≥коли не буваЇ справедливим. Ќекоректноњ Ї й така постановка завданн€ оптим≥зац≥њ, коли потр≥бно в≥дшукати максимум (або м≥н≥мум) дл€ двох ≥ б≥льше критер≥њв. ћожна ставити лише завданн€ в≥дшуканн€ экстремума дл€ одного критер≥ю (одн≥Їњ €коњ-небудь функц≥њ оптим≥зац≥њ), але при цьому потр≥бно сформулювати додатков≥ умови, що стосуютьс€ обмежень на ≥нш≥ функц≥њ. «вичайно, бажано, щоб критер≥й у максимальному ступен≥ враховував над≥йн≥сть роботи штамп≥в, продуктивн≥сть, точн≥сть виготовлених вироб≥в, трудом≥стк≥сть, металоЇмн≥сть, варт≥сть виготовленн€ ≥нструмента.

Ќадежность роботи - один з найважлив≥ших показник≥в €кост≥ штампа. „аст≥ й непередбачен≥ в≥дмови значною м≥рою знижують економ≥чний ефект в≥д застосуванн€ холодного видавлюванн€, оск≥льки привод€ть до р≥зкого зб≥льшенн€ втрат часу на ремонт ≥ переналагодженн€, значному зниженню продуктивност≥, порушенню ритм≥чност≥ виробництва. ¬≥дмови виникають у штампах переважно через поломки або зношуванн€ робочих частин (пуансон≥в, матриць, выталкивателей). “ому над≥йн≥сть ≥ продуктивн≥сть штамп≥в однозначно визначаютьс€ њхньою ст≥йк≥стю. “≥сно зв'€зана з≥ ст≥йк≥стю й точн≥сть виготовлених деталей. ѕо-перше, чим вище зносост≥йк≥сть ≥нструмента, тим б≥льше точними виход€ть видавлен≥ детал≥ (див. подразд. 1.5). ѕо-друге, зменшенн€ разностенности деталей, що видавлюють, (тобто п≥двищенн€ њхньоњ точност≥) приводить до ≥стотного зб≥льшенн€ довгов≥чност≥ ≥нструмента (див. подразд. 1.5). “аким чином, над≥йн≥сть штампа, його продуктивн≥сть ≥ точн≥сть виготовлених деталей досить об'Їктивно характеризуютьс€ ст≥йк≥стю.

“рудом≥стк≥сть виготовленн€ й металоЇмн≥сть штампа в≥дбиваютьс€ на його вартост≥. «астосуванн€ дорогих матер≥ал≥в, складних метод≥в обробки деталей штампа неминуче зб≥льшуЇ його варт≥сть. якщо при цьому ≥стотно пол≥пшуютьс€ експлуатац≥йн≥ властивост≥ штампа, то п≥двищенн€ вартост≥ в р€д≥ випадк≥в виправдано. якщо ж при значн≥й вартост≥ штамп не маЇ висок≥ експлуатац≥йн≥ властивост≥, його конструкц≥ю не можна визнати рац≥ональноњ. Ќеобх≥дно домагатис€ одержанн€ необх≥дних властивостей при найменших витратах. “ому можна прийн€ти в≥дносно простий критер≥й оптим≥зац≥њ - наведену варт≥сть штампа, тобто в≥дношенн€ вартост≥ до ст≥йкост≥. ÷ей критер≥й був би досить зручн≥ й об'Їктивним, €кби вс≥ структурн≥ елементи штампа мали однаковий ресурс працездатност≥. ” д≥йсност≥ ст≥йк≥сть робочих частин (пуансона, матриц≥, выталкивател€) р≥зко розр≥зн€Їтьс€ й ви€вл€Їтьс€ значно б≥льше низкою, чим ст≥йк≥сть ≥нших структурних елемент≥в (плит, що направл€ють вузл≥в, настановних деталей, опорних прокладок, кр≥пильних деталей ≥ ≥н.). ¬арто також вз€ти до уваги, що в одному штамп≥ може сполучатис€ к≥лька формозм≥нних операц≥й. « урахуванн€м цих зауважень функц≥€ оптим≥зац≥њ представл€Їтьс€ в такому вид≥:

(5.3)

“ут ј ш Ц варт≥сть штампа без елемент≥в, що швидко виход€ть ≥з ладу; јα, зα Ц варт≥сть ≥ ст≥йк≥сть швидко вих≥дного з ладу елемента з номером α; с ш Ц ст≥йк≥сть до повного зношуванн€ штампа в ц≥лому; п Ц к≥льк≥сть операц≥й, зд≥йснюваних у штамп≥.

 ак показуЇ досв≥д конструюванн€, обмеженн€, що накладають умовами конкретного виробництва, наст≥льки тверд≥, що звод€ть наб≥р можливих структур до дек≥лькох (а нер≥дко й до одних-двох) припустимого. Ќаприклад, €кщо за умовами виробництва потр≥бно розробити штамп дл€ многопереходного видавлюванн€ без межоперационных отжигов стосовно до ун≥версального встаткуванн€, те припустимими Ї дв≥ структури: типу 1.2.1-2.2.4-3.1-4.2-5.2 або 1.2.2-2.4-3.1-4.2-5.2 (див. табл. 5.1).

“ому оптим≥зац≥€ на вищому р≥вн≥ зводитьс€ до вибору з безл≥ч≥ можливих дек≥лькох структур, що задовольн€ють вимогам обмежень, а пот≥м до обчисленн€ дл€ них критер≥ю оптим≥зац≥њ I ≥ вибору оптимальноњ структури, що в≥дпов≥даЇ м≥н≥муму I. ќптим≥зац≥€ на нижчому р≥вн≥ - завданн€ значно б≥льше складна. ќборотний увага на обставину, важливе з погл€ду практичного використанн€ теор≥њ оптимального конструюванн€. ѕредставимо формулу (5.3) у вигл€д≥

(5.4)

“ут ¬ = јш/ (псш) Ц питома варт≥сть штампа без елемент≥в, що швидко виход€ть ≥з ладу. јнал≥з виконаних конструкц≥й штамп≥в показуЇ, що дл€ кожноњ розгл€нутоњ структури Si значенн€ ¬ и Ћ, вар≥юютьс€ в досить вузьких межах. ¬они значно зм≥нюютьс€ лише в тому випадку, коли зд≥йснюЇтьс€ перех≥д в≥д одн≥Їњ структури до ≥нший, тобто докор≥нно м≥н€Їтьс€ конструкц≥€ штампа. ÷е дозвол€Ї набагато полегшити завданн€ оптим≥зац≥њ на нижчому р≥вн≥, оск≥льки зводить њњ до в≥дшуканн€ максимуму т≥льки одного показника - ст≥йкост≥.

ќднак ≥ в так≥й постановц≥ завданн€ в≥дшуканн€ оптимальноњ конструкц≥њ на перший погл€д здаЇтьс€ дуже гром≥здкою. ƒ≥йсно, кожна з можливих структур Si характеризуЇтьс€ набором певних елемент≥в ij(kl) конструктивних ознак, що волод≥ють де€ким комплексом, (kl). “ут k Ц кодоване позначенн€ конструктивного елемента, а l Ц його числова характеристика (конструктивний параметр). Ќаприклад, штамп з≥ структурою S 2 складаЇтьс€ з пуансона 21(kl) матриц≥ 22(kl), выталкивател€ 23(kl) ≥ ≥нших структурних елемент≥в j2(kl),(опор пуансона й выталкивател€, пуансоно- ≥ матрицедержател€, що направл€ють колонок ≥ втулок, плит ≥ т.д.), а кожний структурний елемент ij(kl) може мати безл≥ч конструктивних р≥шень, тобто р≥зн≥ j а м≥ри l дл€ кожного з конструктивних елемент≥в k.

 

 

–ис. 5.6. ”загальнена конструктивна схема круглого пуансона (а) ≥ де€к≥ вар≥анти його виконанн€ (б Ц ж)

 

Ќаприклад, дл€ опису конструкц≥њ пуансона необх≥дно задати значенн€ 21 незалежного конструктивного параметра (мал. 5.6). Pасшифруем кодован≥ позначенн€ (номера) параметр≥в: 1 Ц d n; 2 Ц d; 3 Ц d p; 4 Ц D п; 5 Ц d 0; 6 Ц D 0; 7 Ц l к; 8 Ц l р; 9 Ц L п; 10 Ц L 0; 11 Ц L; 12 Ц α г; 13 Ц β г; 14 Ц α n; 15 Ц α 0; 16 -r; 17 Ц r к; 18 Ц R к; 19 Ц R р; 20 Ц R п; 21 Ц R 0. ™ й залежн≥ (дов≥дков≥) розм≥ри, €к≥ на мал. 5.6 в≥дзначен≥ з≥рочкою. ѕуансон розд≥л€Їтьс€ на так≥ частини: робочу (–), що включаЇ в себе головку (г) ≥ стрижень (с); перех≥дну (ѕ); настановну (¬), що маЇ, у свою чергу, посадкову (n)≥ опорну (о) частини. –€д незалежних параметр≥в однозначно визначаЇтьс€ конструкц≥Їю видавлюЇ детали, що (d n, l p, а ≥нод≥ й d, αг, r т, r к), а де€к≥ вибираютьс€ по розсуду конструктора. ќчевидно, що конструктор, використовуючи р≥зн≥ рекомендац≥њ або власний досв≥д, може прийн€ти дл€ будь-€кого k р≥зноман≥тн≥ значенн€ l (наприклад, вз€ти αпр≥вним 15, 20, 30, 45∞, призначити D п р≥вним l,05 d n. l,25 d n. 1,5 d n, 2 d n) ≥ одержати дл€ даного конструктивного елемента ij(kl) безл≥ч конструктивних р≥шень. якщо в≥д≥брати вс≥ припустим≥ значенн€ / вс≥х конструктивних параметр≥в k, то в безл≥ч ij(kl) потрапл€ть непрацездатн≥ пуансони (наприклад, при D п = 2 d p, αп=90º, R п = 0) ≥ працездатн≥. « останн≥х €коњсь буде мати максимум ст≥йкост≥. ¬≥дом≥ способи математичного програмуванн€ й пошуку оптимальних р≥шень дозвол€ють знайти таке сполученн€ числових характеристик l конструктивних ознак k,при €кому ст≥йк≥сть пуансона найб≥льша; тобто з безл≥ч≥ можливих конструктивних виконань пуансона можна вид≥лити оптимальне конструктивне р≥шенн€.

“€ким образом, дл€ оптим≥зац≥њ на вищому р≥вн≥ (дл€ в≥дшуканн€ структури Si, що волод≥Ї найб≥льш високою ст≥йк≥стю) необх≥дно розгл€нути безл≥ч≥ можливих конструктивних виконань кожного з ij(kl) елемент≥в, що утвор€ть структуру Si, ≥ вибрати дл€ включенн€ в Soпт елементи ij(kl) имеющие максимум ст≥йкост≥ сij. ÷е означаЇ, що завданн€ оптим≥зац≥њ конструкц≥њ штамп≥в дл€ холодного видавлюванн€ в принцип≥ може бути вир≥шена.

ќднак Ї шл€ху й практичн≥й реал≥зац≥њ ≥дењ оптимального конструюванн€ штамп≥в дл€ холодного видавлюванн€. ¬они в≥дкриваютьс€ завд€ки можливост≥ ранжировать структурны елементи ij(kl) по ступен≥ њхнього впливу на ст≥йк≥сть структури Si, кр≥м того, р≥зко скоротити безл≥ч припустимих конструктивних вар≥ант≥в виконанн€ структурних елемент≥в ij(kl).

як в≥домо з роб≥т [11; 35; 55; 59; 60; 64 ≥ ≥н.], ст≥йк≥сть штамп≥в дл€ холодного видавлюванн€ деталей типу скл€нок визначаЇтьс€ ст≥йк≥стю пуансон≥в, выталкивателей ≥ матриць. Ќа ст≥йк≥сть пуансон≥в великий вплив робл€ть конструкц≥€ опори пуансона, пуансонодержател€ й напр€мних вузл≥в, а ст≥йк≥сть штамп≥в дл€ видавлюванн€ деталей типу стрижн≥в обумовлена ст≥йк≥стю матриць ≥ значно р≥дше ст≥йк≥стю пуансон≥в.  онструктивне виконанн€ ≥нших деталей робить пом≥тно менший вплив на ст≥йк≥сть штампа в ц≥лому. ÷е означаЇ, що завданн€ оптим≥зац≥њ на низ шем р≥вн≥ може бути зведена до в≥дшуканн€ конструкц≥й пуансон≥в, опор пуансон≥в, матриць, выталкивателей, опор выталкивателей, що волод≥ють найб≥льшою ст≥йк≥стю, а також конструкц≥й пуансонодержателей, матрицедержателей ≥ напр€мних пристроњв, €к≥ пов≥домл€ють максимум ст≥йкост≥ робочим детал€м.

ќтже, завд€ки ранжируванню по важливост≥ впливу на ст≥йк≥сть, к≥льк≥сть елемент≥в штампа, що п≥дл€гають оптим≥зац≥њ, може бути зведене до восьми основного. —≥м з них розташован≥ по л≥н≥њ д≥њ зусилл€ видавлюванн€: опора пуансона, пуансон, пуансонодержатель, матриц€, матриц€-тримач, выталкиватель, опора выталкивател€. ¬осьмий елемент - напр€мний пристр≥й - визначаЇ €к≥сть деталей, що видавлюють, ≥ силов≥ умови взаЇмод≥њ перших семи.

ќборотний увага на дуже важливу обставину. ѕуансон, матриц€, выталкиватель мають групу конструктивних елемент≥в, €к≥ однозначно обумовлен≥ формою й розм≥рами видавлюЇ детали, що. ќтже, вони повинн≥ бути однаковими в будь-€к≥й конструкц≥њ штампа (у будь-€к≥й структур≥). ¬с≥ ≥нш≥ конструктивн≥ параметри пуансон≥в, матриць, выталкивателей визначаютьс€ силовими умовами њхньоњ роботи. ѕри видавлюванн≥ одн≥Їњ й т≥Їњ ж детал≥ в штампах р≥зноњ конструкц≥њ силов≥ умови деформац≥њ залишаютьс€ однаковими. “ому можна з достатньою п≥дставою вважати, що будь-€кий конструктивний елемент пуансона, матриц≥, выталкивател€, що задовольн€Ї вимогам оптимальност≥ в €к≥й-небудь структур≥, в≥дпов≥даЇ вимогам оптимальност≥ й у будь-€к≥й ≥нш≥й структур≥. јналог≥чне положенн€ справедливо й дл€ опор пуансон≥в ≥ выталкивателей.

ѕуансонодержатели, матрицедержатели й напр€много пристрою такою властив≥стю не волод≥ють. “ому њх необх≥дно оптимизировать дл€ кожноњ структури окремо.

“аким чином, узагальнену модель оптим≥зац≥њ можна значно спростити й звести до робочого (мал. 5.7). Ќа н≥й закодован≥ наступн≥ штампи: S 1, S 2Ц однопозиц≥йн≥ з напр€мком пуансона по матриц≥ й по к≥льцю (або зн≥мачу); S 3, S 4 Ц однопозиц≥йн≥ плунжерний ≥ з напр€мком пуансона колонками; S5 Ц багатопозиц≥йний. ”веден≥ також наступн≥ позначенн€: i1 Ц опора пуансона; i2Ц пуансон, i3 Ц матриц€; i4Ц выталкиватель; i5 Ц опора выталкивател€; i6 Ц пуансонодержатель; E i7Ц матрицедержатель; i8Ц напр€мн≥ елементи. ”мовимос€ елементи i1Ц E i5називати основними, E i6Ц E i8Ц визначальн≥, ≥нш≥ елементи допом≥жними, кр≥пильного або базовими залежно в≥д њхнього функц≥онального призначенн€. ѕри так≥й постановц≥ завданн€ оптим≥зац≥њ конструктивних елемент≥в може бути усп≥шно доведена до практичноњ реал≥зац≥њ.

ѕараметрическа€ оптим≥зац≥€ основних елемент≥в штамп≥в ≥ ун≥ф≥кац≥€ њхн≥х конструкц≥й. «а аналог≥Їю ≥з завданн€м оптим≥зац≥њ штампа в ц≥лому (див. подразд. 5.3 ≥ сп≥вв≥дношенн€ (5.1))

 

–ис. 5.7. –обоча модель оптим≥зац≥њ конструкц≥й штамп≥в дл€ видавлюванн€

 

оптим≥зац≥ю конструктивних параметр≥в основних ≥ визначальних деталей можна також представити €к знаходженн€ стохастического сп≥вв≥дношенн€ м≥ж вектором параметр≥в оптим≥зац≥њ X ≥ вектором критер≥њв оптим≥зац≥њ Y при на€вност≥ заданих обмежень:

Y = η E (X), Ge (X)≥0, (5.1а)

пот≥м Ц анал≥з цього сп≥вв≥дношенн€ й виб≥р такого комплексу складових вектора X, при €кому дос€гаЇтьс€ максимум (м≥н≥мум) Y.

Ѕезл≥ч значень вектора X утворить область припустимих конструкц≥й даноњ детал≥. ¬ектор X м≥стить у соб≥ чотири складов≥: X 1 -вектор, що визначаЇ форму й розм≥ри детал≥ €к елемента структури ij(kl), X 2Ц точностные параметри (допуски розм≥р≥в ≥ в≥дхиленн€ форми); X 3Ц шорстк≥сть по верхности; 4 Ц механ≥чн≥ властивост≥ матер≥алу детал≥ (HRC, σ0,2, K, ν).

ћножина значень вектора Y утворюЇ прост≥р €кост≥. ¬ектор Y маЇ три складов≥: у 1 Ц €к≥сть одержуваних у штамп≥ деталей; у 2 Ц ст≥йк≥сть; у 3 Ц варт≥сть. ѕри конструюванн≥ штампа в ц≥лому й кожноњ його детал≥ передбачаЇтьс€, що в≥дпов≥дний виб≥р складових X 2, X 3означаЇ задоволенн€ вимогам €кост≥ Y 1. як в≥дзначено вище, варт≥сть елемент≥в, що вход€ть у р≥зн≥ структури, зм≥нюЇтьс€ стрибкопод≥бно при переход≥ з одн≥Їњ структури в ≥ншу, але ц≥ зм≥ни не дуже ≥стотн≥. “ому складову Y 3 можна з достатньоњ дл€ першого наближенн€ точн≥стю вважати пост≥йноњ не т≥льки в задан≥й структур≥, але й у будь-€кий ≥нш≥й.

“аким чином, сп≥вв≥дношенн€ (5.1а) записуютьс€ у вигл€д≥

Y 2 = η E (X 1), Ge (X 1)≥0; (5.1б)

Y 2 = η E (X 1, 4), Ge (X 1, 4)≥0. (5.1в)

«в≥дси треба, що за допомогою параметричноњ оптим≥зац≥њ можливе р≥шенн€ двох завдань: при заданих механ≥чних властивост€х матер≥алу забезпечити максимальну ст≥йкост≥ робочоњ детал≥ шл€хом рац≥онального вибору њњ форми й розм≥р≥в; реал≥зувати максимальну ст≥йк≥сть робочоњ детал≥, рац≥онально вибравши механ≥чн≥ властивост≥ матер≥алу, њњ форму й розм≥ри.

–≥шенн€ цих завдань наведено нижче.

ѕуансони й выталкиватели. ÷е найпрост≥ш≥ робоч≥ детал≥ штампа. ”мови њхньоњ роботи так≥, що механ≥чн≥ властивост≥ матер≥алу й конструктивн≥ параметри впливають на ст≥йкост≥ незалежно друг в≥д друга. ќтже, стосовно до них можливе р≥шенн€ першого завданн€ оптим≥зац≥њ.

ќптимальноњ варто вважати конструкц≥ю пуансона, що маЇ максимальну ст≥йк≥сть. «алежно в≥д характеру впливу на ст≥йк≥сть вс≥ основн≥ конструктивн≥ параметри пуансона можна розд≥лити на три групи. ƒо першого в≥днесемо параметри головки, що визначають навантаженн€ пуансона д и (при ф≥ксованих розм≥рах матриц≥ й властивост€х деформируемой загот≥вл≥); до другого Ц д≥аметри настановноњ частини D п, D0, щообумовлюють значенн€ середн≥х напруг у пуансон≥ й на опор≥ при заданому навантаженн≥ д; до третього Ц розм≥ри перех≥дноњ частини (жолобника пуансона) D п, αп, R п, що визначають значенн€ локальних напруг при заданому навантаженн≥ й середн≥й напруз≥ в небезпечному перер≥з≥.

јнализ процес≥в видавлюванн€ деталей типу скл€нок ≥ втулок показав, що оптим≥зац≥ю конструктивних параметр≥в головки пуансона за критер≥Їм м≥н≥муму зусиль д и можна зд≥йснити за допомогою формул (1.10), (1.31). ѕо розм≥рах пуансона d п ≥ матриц≥ D м перебувають l з, αг, r k, R к, βг, l к. ѕараметри r тR р слабко впливають на зусилл€ д и, тому вони призначаютьс€ виход€чи з технолог≥чних м≥ркувань. Ќаприклад, зручно приймати r т = r k, R р = R п.

як видно з мал. 1.8, м≥н≥мальн≥ зусилл€ деформац≥њ д на стац≥онарн≥й стад≥њ видавлюванн€ виход€ть загостреними пуансонами в област≥ пом≥рних ступен≥в деформац≥њ й плоских пуансон≥в при високих ступен€х деформац≥њ. ќднак на нестац≥онарн≥й стад≥њ в обох випадках варто в≥ддавати перевагу загостреним пуансонам (у вигл€д≥ ус≥ченого конуса).

¬ажливо п≥дкреслити, що вдаЇтьс€ м≥н≥м≥зувати одночасно обоЇ зусилл€: д и. ÷е дозвол€Ї створити найб≥льш спри€тлив≥ умови €к дл€ запоб≥ганн€ зародженн€ тр≥щини в небезпечному перер≥з≥ пуансона, так ≥ дл€ з≥ швидкост≥ њњ поширенн€ (див. п≥дрозд≥л 1.5).

ќптим≥зац≥€ конструктивних параметр≥в другоњ й третьоњ групи пов'€зана з подоланн€м ≥стотного протир≥чч€. як показуЇ анал≥з розпод≥лу напруг у перех≥дн≥й частин≥ пуансона й на опор≥ (див. мал. 5.4), зменшенн€ розм≥р≥в D пD 0 приводить до зниженн€ концентрац≥њ напруг у небезпечному перер≥з≥; але одночасно п≥двищуЇтьс€ середн€ напруга на опор≥ пуансона. “ому зниженн€ концентрац≥њ напруг у небезпечному перер≥з≥ й виключенн€ поломок пуансона по жолобнику нер≥дко викликали поломки опорноњ частини пуансона. ¬идимо, ≥з ц≥Їњ причини прийн€то вважати, що настановна частина пуансона повинна бути розвитий ≥ варто приймати D п≥l,5 d p [13; 15; 60; 64 ≥ ≥н.]. “ак≥ рекомендац≥њ не ц≥лком оправданны. «астосуванн€ пуансон≥в з розвитий настановною частиною (див. мал. 5.6, м, д) небажано по трьох причинах. ѕо-перше, нав≥ть при б≥льших рад≥усах скруглени€ жолобника R пконцентрац≥€ напруг у небезпечному перер≥з≥ ви€вл€Їтьс€ досить високою (ασ≥1,5), що Ї причиною утворенн€ початковоњ тр≥щини й зниженн€ довгов≥чност≥. ѕо-друге, ≥нструментальн≥ стал≥ типу ’12ћ, –6ћ5 мають тим б≥льше високу карб≥дну неоднор≥дн≥сть, чим б≥льше д≥аметр прутка; потр≥бно також в≥дзначити значне зниженн€ р≥вн€ механ≥чних властивостей у серцевинн≥й област≥ прутка. ѕри виготовленн≥ пуансон≥в з розвитий настановною частиною робочу частину доводитьс€ виготовл€ти ≥з серцевинноњ област≥. ÷е викликаЇ зниженн€ довгов≥чност≥ й зносост≥йкост≥ пуансона. ѕо-третЇ, при виготовленн≥ таких пуансон≥в р≥зко зростаЇ витрата деф≥цитних ≥ дорогих ≥нструментальних матер≥ал≥в. Ќаприклад, дл€ пуансон≥в, зображених на мал. 5.6, м, д, показник питомоњ металоЇмност≥ ѕп (див. формулу (5.2)) становить 8,2 ≥ 5,8, а дл€ пуансон≥в на мал. 5.6, б, в Ц 2,8 ≥ 3,4 в≥дпов≥дно. Ќаведен≥ дан≥ показують, що дл€ перших двох пуансон≥в витрата ≥нструментальноњ стал≥ в 2...3 рази вище. Ќа п≥дстав≥ результат≥в досл≥джень, виконаних автором з≥ сп≥вроб≥тниками [7; 11; 20; 59], установлено, що на довгов≥чн≥сть пуансона основний вплив робить концентрац≥€ напруг у його перех≥дн≥й частин≥.  оеф≥ц≥Їнт концентрац≥њ ασзалежить в≥д двох основних критер≥њв: в≥дносного д≥аметра посадковоњ частини D п' = D п/ d п ≥ в≥дносного рад≥уса жолобника R п'= R п/ d p(мал. 5.8). ћ≥н≥мальн≥ значенн€ ασ (а отже, максимальн≥ значенн€ ст≥йкост≥) в≥дпов≥дають л≥н≥њ ј¬, дл€ €коњ D п =1 ≥ ασ = 1. ќднак очевидно, що пуансони такоњ конструкц≥њ використати не можна, оск≥льки повинн≥ виконуватис€ обмеженн€ d р < d п < D п(5.5), обумовлен≥ вимогами зменшити зусилл€ видавлюванн€ й добуванн€ пуансона з детал≥ (d р< d п), а також забезпечити в≥льну установку пуансона в пуансонодержатель (d п < D п).

 

 

–ис. 5.8. «алежн≥сть коеф≥ц≥Їнта концентрац≥њ напруг ασ в≥д критер≥њв Dn, Rn

 

Ќа п≥дстав≥ даних з роб≥т [35; 55; 60] ≥ виробничого досв≥ду приймають d p = d п - 2 з, де з = 0,1...0,5 мм. ўоб при установц≥ пуансона в пуансонодержатель не ушкодити пасок, що кал≥бруЇ, необх≥дно призначати Dп > dп + 2k, причому k = 0,1...0,3 мм. ƒл€ пуансон≥в д≥аметром до 50 мм обоЇ сп≥вв≥дношенн€ можна представити у вигл€д≥ d p = (0,985 ± 0,005) d п; D п> 1,01 d п. ќб'Їднавши ц≥ сп≥вв≥дношенн€, що випливають ≥з обмежень, одержимо нижню границю припустимих значень D п': D п' ≥1,02. «г≥дно мал. 5.8 D п' ≈l,05 - це верхн€ границ€.

ƒл€ другого конструктивного параметра Ц рад≥уса жолобника R пЦ обмежень немаЇ. …ого варто вибирати з умови м≥н≥муму ασ. як видно з мал. 5.8, граф≥ки залежност≥ ασЦ R п асимптотически наближаютьс€ до ос≥ R п'при будь-€ких D п. ќднак, €кщо R п' ≥ 0,3 ≥ D п'≤1,5, зб≥льшенн€ R п'не приводить до в≥дчутного зменшенн€ ασ.“ому можна приймати R п'= 0,3 ± 0,05.

“аким чином, оптимальними конструктивними параметрами перех≥дноњ частини пуансона, при €ких коеф≥ц≥Їнти концентрац≥њ напруг м≥н≥мальн≥, а довгов≥чн≥сть максимальна, варто вважати сп≥вв≥дношенн€ 1,02 < D п' < 1,05; R п'= 0,3 ± 0,05 (5.6).

Ќарешт≥, знайдемо оптимальн≥ значенн€ конструктивних параметр≥в настановноњ частини. ¬она виконуЇ дв≥ функц≥њ: забезпечуЇ закр≥пленн€ пуансона в пуансонодержателе й передаЇ зусилл€ видавлюванн€ на опору. ѕри цьому пуансон не повинен руйнуватис€, викликати руйнуванн€ опори й перекошуватис€ в пуансонодержателе п≥д навантаженн€м. Ќастановна частина функц≥онуЇ в умовах всеб≥чного нер≥вном≥рного стиску, тобто дл€ запоб≥ганн€ њњ руйнуванн€ досить виконати умова D п > d p. —п≥вв≥дношенн€ (5.6) задовольн€Ї дан≥й умов≥. ўоб запоб≥гти руйнуванню опорноњ частини пуансона й опори, необх≥дно знизити напруги на контактн≥й поверхн≥. “еоретичн≥ р≥шенн€ завданн€ анал≥зу напр€женно-деформированного стану пуансона поки не отриман≥ через складн≥сть обл≥ку його силовоњ взаЇмод≥њ з опорою. “ому використаЇмо результати експериментальних досл≥джень, виконаних методом фотопружност≥ [11; 20; 59]. ”становлено, що на поверхн≥ контакту опорноњ частини пуансона з опорою напруги σz(r) розпод≥л€ютьс€ вкрай нер≥вном≥рно: коеф≥ц≥Їнт концентрац≥њ напруг ασ, може зм≥нитис€ в межах 1,2...2,2 залежно в≥д конструкц≥њ опори. ¬иходить, щоб задовольнити умов≥ м≥цност≥, потр≥бно знизити ном≥нальну напругу на опор≥ не менш чим в ασ раз. «в≥дси треба сп≥вв≥дношенн€ (5.7).

јнализ узагальненоњ конструкц≥њ пуансона (див. мал. 5.6) показуЇ, що сп≥вв≥дношенн€м (5.6), (5.7) можуть задовольн€ти т≥льки три вар≥анти виконанн€: 1) з кон≥чною посадковою частиною (коли посадкова й опорна частини пуансона сполучен≥); 2) з кон≥чною опорною й цил≥ндричною посадковою частинами; 3) ≥з цил≥ндричними опорною й посадковою частинами (див. мал. 5.6, е, бв). ƒругий ≥ трет≥й вар≥анти характеризуютьс€ на€вн≥стю додаткового концентратора напруг, на в≥дм≥ну в≥д першого.  р≥м того, при конструюванн≥ пуансон≥в першого типу легше виконати умова (5.7), коли ασ>2. ќднак пуансони першого типу мають ≥стотний недол≥к: при њхньому розт€ганн≥ в небезпечному перер≥з≥ (у перех≥дному жолобнику) коеф≥ц≥Їнт концентрац≥њ напруг р≥зко зростаЇ з≥ зменшенн€м кута αп (див. мал. 1.18). ќчевидно, що в результат≥ довгов≥чн≥сть пуансона знижуЇтьс€, оск≥льки полегшуЇтьс€ утворенн€ початковоњ тр≥щини (див. подразд. 1.5). Ќаведен≥ сп≥вв≥дношенн€ справедлив≥ дл€ пуансон≥в круглоњ й пр€мокутноњ форми.

“аким чином, параметрична оптим≥зац≥€ пуансон≥в даЇ можлив≥сть науково обірунтувати виб≥р форми й розм≥р≥в пуансон≥в дл€ р≥зних умов видавлюванн€. ќсновн≥ типи пуансон≥в оптимальноњ конструкц≥њ й умови њхнього застосуванн€ в≥дбит≥ на мал. 5.9 ≥ в табл. 5.3, 5.4.

 

“аблиц€ 5.3





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 626 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—вобода ничего не стоит, если она не включает в себ€ свободу ошибатьс€. © ћахатма √анди
==> читать все изречени€...

2148 - | 1897 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.035 с.