Метод расчета и оптимизация конструкций матриц для штамповки сложнопрофильных деталей тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

ВАЛИЕВ Рафаил Шамилевич

МЕТОД РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ МАТРИЦ ДЛЯ ШТАМПОВКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Специальность 01.02.06 -Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0031Т3173

Уфа 2007

003173173

Работа выполнена на кафедре «Сопротивление материалов» Уфимского государственного авиационного технического университета

Научный руководитель. доктор технических наук, доцент

Газизов Хатиб Шарифзянович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор

Грешнов Владимир Михайлович доктор технических наук, профессор Якупов Радик Гиззатович

Ведущее предприятие ОАО «Магнитогорский метизно-

калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ»

Защита состоится " /3 " _2007 г в часов

на заседании диссертационного совета Д212 288 05 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу Уфа-центр, у К Маркса 12, УГАТУ

С диссертацией можно будет ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан " ¿У " 2007 года

Ученый секретарь --у

диссертационного совета, ф Г Бакиров

д-р техн наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство сложиопрофильных деталей с минимальными затратами в настоящее время наиболее актуально для предприятий, специализирующихся на холодной объемной штамповке. При этом одной из главных проблем, требующих решения при проектировании холодновысадочного инструмента, является обеспечение «стойкости» инструмента Под этим термином специалисты по холодной высадке обычно имеют в виду время до разрушения или недопустимого износа рабочей поверхности матриц

Существующие методы расчета применительно к матрицам для штамповки деталей сложного профиля не объясняют механизма их разрушения с возникновением трещины в поперечном к оси симметрии матрицы направлении Одна из причин такого положения - недостаточная изученнос1Ь объемного напряженно-деформированного состояния (НДС) многослойных матриц при штамповке сложных изделий и зависимость возникающих напряжений при высадке от множества факторов геометрии вставки, толщин слоев, натягов и т д Известные методики расчета инструмента для штамповки сложиопрофильных изделий, например, с шестигранной полостью для штамповки гаек, предполагающие оптимизацию их конструкций простым перебором вариантов конструкции, нельзя считать рациональными также с точки зрения затрат машинного времени. Поэтому проблема исследования, расчета и создания рационального НДС проектируемых матриц является весьма актуальной задачей.

Цель работы. Разработка методики расчета и оптимизация конструктивных параметров матриц для повышения их долговечности при штамповке сложиопрофильных деталей

Для реализации указанной цели были поставлены и решены следующие задачи

• проанализировать виды разрушения существующих конструкций матриц и выявить причины их возникновения,

• смоделировать процесс холодной объемной штамповки сложиопрофильных деталей типа заготовок шарового пальца и шестигранной гайки с помощью современных программных пакетов для определения эпюры давления на инструмент со стороны заготовки,

• разработать методику расчета и пакет прикладных программ для систем автоматизированного проектирования матриц для штамповки деталей типа заготовок шаровых пальцев и гаек,

• выработать меры и конструктивные рекомендации по повышению долговечности инструмента при штамповке шаровых пальцев и гаек

Научная новизна

• Впервые, с использованием современных пакетов Г)ЕР(ЖМ-20 и ЗБ для численного моделирования процесса холодной объемной штамповки (ХОШ), установлен качественный и количественный характер нагрузки на инструмент, действующей со стороны деформирующейся заготовки

• Предложена методика и разработан пакет прикладных программ для оптимизации конструктивных параметров многослойных матриц, использующий при анализе объемного НДС инструмента метод конечных элементов.

• На основе численных исследований установлена причина разрушения вставки инструмента для изготовления заготовок шаровых пальцев — малоцикловая усталость и предложены меры по увеличению его долговечности

• На уровне изобретений разработаны новые конструкции матриц для штамповки гаек с секторными вставками Предложена технология изготовления матрицы с секторными вставками для штамповки шестигранных деталей типа гаек

Методика исследования основана на использовании.

• известных уравнений теории упругости,

• метода конечных элементов, модифицированного для анализа объемного НДС многослойного инструмента,

• методов теории оптимального проектирования

Достоверность результатов и выводов, содержащихся в

работе, основывается на корректном использовании

• современных программных пакетов для численного моделирования сложных процессов упруго-пластического деформирования,

• известных численных методов решения задач прочностного расчета конструкций, в частности метода конечных элементов,

• элементов теории оптимального проектирования для рационализации конструкций многослойных матриц и подтверждается

• опытом эксплуатации инструмента для ХОШ, характером разрушения существующих матриц,

• решением большого числа тестовых задач, имеющих решения, полученные аналитическими и проверенными численными методами,

• совпадением, в частном случае одномерной задачи, результатов оптимизации геометрических параметров многослойных матриц, полученных по предложенной методике, с известным решением Ляме-Гадолина-Максимова

Практическая ценность.

Созданные методика и прикладные программы позволяют не только заметно повысить несущую способность (предельное значение внутреннего давления) инструмента, но и значительно увеличить его долговечность

Предложенные конструкции матриц внедрены на предприятии ОАО «Белебеевский завод «Лвтонормаль», г Белебей с экономическим эффектом более 2 млн рублей

Усовершенствованы конструкции матриц для штамповки гаек 1/61015/11, 1/21647/11, 1/25742/11 и 1/61008/11, что обеспечило повышение их стойкости в 5-20 раз

Апробация рабо!ы. Материалы диссертации доложены- на Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара 2004), Международной научно-технической конференции «Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем» (Вологда, 2004), Российской научно-технической конференции, посвященной 80-летию со дня рождения чл кор. РАН, профессора Р Р Мавлютова (Уфа, 2006)

Личный вклад соискателя в разработку проблемы

1) Впервые, с использованием современного пакета DEFORM получены эпюры внутреннего давления на инструмент при штамповке заготовок типа шарово1 о пальца и гаек

2) Модифицирована методика расчета напряженно-деформированного состояния многослойных матриц с собранными с натягом слоями методом конечных элементов Предложенный

подход не требует суперэлементной формулировки, что существенно экономит время и расширяет возможности существующих конечноэлементных программ

3) Предложены новые конструкции матриц повышенной долговечности, подтвержденные двумя патентами

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе монография, получено два патента на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов по работе и списка литературы Общий объем диссертации изложен на 121 странице, содержит 65 рисунков, 2 таблицы, библиографический список из 119 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается важность и актуальность решения проблемы усовершенствования существующих методов расчета и конструкций инструмента для штамповки сложнопрофильных изделий, повышения его долговечности, сформулирована цель работы.

В первой главе приводится обзор существующих конструкций матриц для штамповки осесимметричных изделий и показано возрастание их сложности для штамповки шаровых пальцев. Рассмотрены конструктивные особенности инструмента для штамповки шестигранных изделий типа гаек и материалы, применяемые для изготовления холодновысадочного инструмента, способы их термической обработки Считается, что наиболее эффективным способом увеличения стойкости инструмента является использование твердого сплава, однако оснащение твердым сплавом, обеспечивающим высокую работоспособность инструмента для холодной высадки, связано со сложностью соединения сплава со сталью Показано, что для увеличения стойкости стального инструмента, в частности пуансонов, большое значение имеет выбор марки инструментальных сталей, оптимальных режимов химико-термической обработки, а также применение методов интенсивной пластической деформации инструментальных сталей Отмечается, что экономическая эффективность от применения известных способов повышения стойкости инструмента низка, так как приводит к значительному

его удорожанию при сравнительно небольшом увеличении стойкости Поэтому для обеспечения долговечности многослойных матриц перспективным является усовершенствование конструкции и методов их расчета

Приводится обзор типичных видов разрушения матриц для ХОШ Высказано предположение, что причиной разрушения вставок матриц для штамповки деталей сложного профиля является появление переменных растягивающих напряжений в местах резкого изменения их толщины

Анализируются отечественные и зарубежные публикации по проблемам прочности и износостойкости многослойных магриц, а также работы, посвященные вопросам оптимизации их конструкций

Рассмотрены работы, в которых представлены методы и результаты исследований прочности и износостойкости матриц для ХОШ, анализируются основные факторы, влияющие на прочность и долговечность изучаемых консгрукций Отмечено недостаточное количество работ, в которых рассматриваются вопросы оптимизации многослойных матриц для производства сложнопрофильных деталей

На основании выполненного обзора сформулированы задачи исследований

Вторая глава посвящена одной из важных проблем при проектировании и расчете конструкций - формулировке более точных, достоверно отражающих реальные условия работы, силовых и кинематических условий. Вторая из этих задач применительно к оптимальному проектированию многослойных матриц не вызывает особых затруднений Решение же первой -требует рассмотрения совместной деформации матрицы и деформируемой заготовки

В качестве инструмента для определения закона распределения и величины удельных нагрузок, действующих на инструмент со стороны штампуемой заготовок, выбраны хорошо зарекомендовавшие себя при решении задач о больших упруго-пластических деформациях пакеты 0ЕР0ЯМ-20 и ОЕРОЯМ-ЗЭ С использованием первого из этих программных комплексов решена осесимметричная задача - проведены расчеты и получены графики (эпюры) изменения нормального давления по образующей канала вставки матрицы для штамповки пальца шарового и по результатам

расчета построена эшора нормального давления. Построенные эпюры для трех криволинейных участков ручья во вставке показаны на рисунке

Как видно из этого рисунка, давление на инструмент достигает наибольшего значения в переходном участке - от сферического к торовому (отрицательной кривизны), там, где и появляется усталостная трещина.

Для определения закона изменения нормального давления на полость инструмента при контактном взаимодействии инструмента и заготовки при штамповке шестигранных изделий тина гаек был привлечен пакет ВЕРОКМ-.Ш. Полученные результаты для двух сечений приведены на рис. 2,

Рис. 1

Полученные результаты позволяют утверждать, что закон изменения нормального давления в окружном направлении по плоской грани близок к эллиптическому, что подтверждает правильность гипотезы Джонсона о контактном взаимодействии двух несогласованных профилей.

«г™—,

>к*1ци1 Рпвдите

"бг-г-т-г-г-т

........ ■ -' ' ' ■

2ДЗ

1]

Рис. 2

Третья глава посвящена разработке алгоритма решения одно, дву- и трехмерных задач оптимизации конструкций многослойных матриц. Они формулируются как задачи оптимального проектирования, в которых в качестве функции цели принято, при известном законе изменения нормального давления на инструмент, его предельное значение /?Ц|]т (несущая способность), по

достижении которого напряжения в опасных точках слоев достигают своих допускаемых значений. В качестве переменных проектирования принимаются диаметры (радиусы) посадочных поверхностей и натяги между слоями. Ограничения (условия прочности) - записываются в переменных состояния напряжениях.

Предлагаемый алгоритм 1 включает следующие шаги: шаг 1: из условий прочности, записанных для каждого из слоев, определяются предельные для каждого из слоев внутренние давления (начиная с наружного слоя, где внешнее давление считается отсутствующим);

шаг 2: из известного уравнения «трех давлений» определяются потребные натяги, вызывающие уже известные между слоями давления;

шаг 3: из условий экстремума функции цели определяются радиусы посадочных поверхностей.

Можно отметить, что данный алгоритм обеспечивает не только максимальную несущую способность многослойной конструкции, но и равно прочность слоев.

Для одномерной задачи оптимизации многослойного цилиндра, собранного из слоев с различными характеристиками материалов, получено численно-аналитическое решение В частном случае для слоев из одинаковых материалов оно совпадает с известным решением Ляме-Гадолина-Максимова для толстостенных труб В отличие от этого решения, в предложенном алгоритме ограничения записаны согласно теории прочности Мора, справедливой для материалов, по разному сопротивляющихся растяжению и сжатию

Изучены зависимости важнейших характеристик - наружного радиуса вставки, относительного предельного внутреннего давления от степени «толстостенности» матрицы - отношения наружного радиуса корпуса к внутреннему радиусу отверстия во вставке (г2 / г0 - для двухслойной и г3 / г0 - для трехслойной) Некоторые результаты для различных теорий прочности приведены для двухслойной матрицы на рис 3 и для трехслойной - на рис 4 Кривые 1 - получен при использовании в ограничениях теории наибольших нормальных, 3 - касательных напряжений, 2 - теории прочности Мора при отношении предела прочности при растяжении к пределу прочности при сжатии, равному 0,475 (вставка из твердого сплава типа ВК), 4 - проекту, обеспечивающему отсутствие на рабочей поверхности вставки растягивающих напряжений

Установлено, что традиционно используемая теория наибольших касательных напряжений приводит к существенно заниженным значениям предельного внутреннего давления р0Ьт

для матриц с твердосплавной вставкой Проектирование матриц из условия отсутствия на рабочей поверхности окружных растягивающих напряжений не только повышает износостойкость инструмента, но и позволяет снизить затраты дорогостоящего твердого сплава.

В реальных конструкциях многослойных матриц, даже для штамповки осесимметричных деталей, а тем более - не осесимметричных, компоненты напряженно-деформированного состояния (НДС) могут быть определены лишь численными методами Для этих целей в работе используется модифицированный для многослойных, собранных с предварительным натягом слоев, матриц вариант метода конечных элементов (МКЭ) Суть модификации сводится к следующему

а) применительно к двухслойной матрице основные матричные соотношения МКЭ для внутреннего слоя (вставки) и наружного (корпус) записываются в блочном виде

О ]

^ч ' < ¡V,'

К21 к'22> и

К\2 . и

к2] к22 и

(О

О

Здесь 1 К- блоки матрицы жесткости, {у^} - вектор узловых

перемещений (матрица-столбец), - вектор неизвестных

контактных сил- соответственно вставки п-1 и корпуса п- 2, {р1} - вектор приведенных к узлам сил, порождаемых внутренним давлением, причем у этого вектора отличными от нуля являются только компоненты, соответствующие контактирующим с корпусом узлам Перемещения узлов наружной (охватываемой) поверхности вставки {у^} и внутренней (охватывающей) поверхности корпуса выделены отдельно {0} - нулевой

вектор Учтено также, что наружная поверхность корпуса свободна от внешних нагрузок

б) При наличии натяга между вставкой и корпусом можно записывается матричное уравнение совместности деформаций

{^Н^ {Лг}, где {Дг} - вектор заданных относительных смещений контактирующих узлов Предполагается, что проскальзывание на контактной поверхности отсутствует и по этой причине относительные окружные смещения контактирующих узлов равны нулю

Исключая из системы уравнений (1) неизвесгные силы взаимодействия ({лг2}=- ), их можно записать в виде

К\2 0 к Р1 + К\2 д/

К ,2 К^+К 22 к2п • А '— к\2 д, (2)

0 К2\ к\г А 0

Как видно из (2), при расчете соединений с натягом методом конечных элементов нет необходимости искусственного введения начальных деформаций, как это делают, например, Лебедев А А , Дувидзон И А и др Глобальная матрица жесткости конструкции строится стандартным образом, что значительно экономит машинное время при численной реализации Учет натягов требует лишь корректировки вектора узловых сил, а сам подход - легко обобщается на случай произвольного числа слоев

При использовании МКЭ алгоритм 1 для дву- и трехмерных задач становится итерационным алгоритм 2:

шаг I задается начальный проект - радиусы (или диаметры) посадочных поверхностей гк, к -1,2, , п -1, где п - число слоев,

шаг 2 при заданных значениях переменных проектирования из условий прочности, записанных для каждого из слоев, решением системы линейных алгебраических уравнений (2) определяются перемещения узлов, затем, обычным для МКЭ способом напряжения, функция цели /?0 (1т (уже не предельное давление, а

максимальная ордината эпюры внутреннего давления на стенки инструмента) и потребные натяги, вызывающие в опасных точках каждого из слоев напряжения, равные допускаемым;

шаг 3 вычисляются коэффициенты чувствительности - производные функции цели р0Ьт по переменным проектирования гк,

шаг 4. в соответствии градиентным методом вычисляются

дРоит

приращения переменных проектирования &гк = а-, где а -

дгк

малый параметр, и для новых значений переменных проектирования гк +Агк осуществляется переход к шагу 2

В четвертой главе полученные законы изменения давления по высоте ручья использовали при исследовании напряженно-деформированного состояния матриц для высадки шарового пальца и гаек с помощью разработанной математической модели, методики и пакета прикладных программ для систем автоматизированного проектирования

Расчетами установлено, что при осадке заготовки шарового пальца от действующего со стороны заготовки давления в узкой области на конце первого (сферического) и начале второго участков внутреннего контура вставки возникают растягивающие меридиональные напряжения, а в остальных - сжатия После выталкивания заготовки меридиональные напряжения в этой области опять становятся сжимающими. Такой характер и величина переменных напряжений в области концентратора позволяют объяснить образование усталостной трещины не в радиальной плоскости, как это принято считать в многослойных конструкциях, а по поперечному к оси сечению вставки

Анализ результатов расчетов матриц для штамповки изделий типа гаек позволил разработать и предложить в производство новые конструкции холодновысадочного инструмента с твердосплавными вставками

Результаты внедрения на ОАО «БелЗАН» высокостойкого инструмента предлагаемых конструкций, в гаечном цехе при производстве гаек 1/61015/11, 1/21647/11, 1/25742/11, 1/61008/11 и др для автомобилей ВАЗ, позволили получить значительный экономический эффект за счет снижения расходов на инструмент, сократить издержки производства за счет уменьшения количества переналадок оборудования и увеличить производительность труда при высадке

Фактический экономический эффект за два года использования высокостойкого инструмента различной конструкции с твердосплавными вставками составил более 2 млн рублей

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При анализе видов разрушения матиц установлено, что при штамповке гаек происходит разрушение цельной шестигранной

вставки в углах по радиальной плоскости, как это принято считать в многослойных конструкциях постоянной жесткости, и напротив, при высадке заготовок пальцев шаровых образование усталостной трещины происходит по поперечному к оси симметрии сечению вставки, а не в радиальной плоскости матрицы, как считалось ранее Выявлено, что причиной разрушения вставок матриц для штамповки деталей сложного профиля является появление переменных растягивающих напряжений в местах резкого изменения их толщины

2 Проведено моделирование процесса холодной объемной штамповки с использованием конечно-элементной системы DEFORM 2D/3D Установлены эпюры распределенного давления на инструмент со стороны заготовок При штамповке гаек подтверждается эллиптический характер изменения давления по ширине плоской грани шестигранной заготовки, а по высоте грани, за исключением узких областей у фасок, давление практически постоянно При высадке заготовок пальцев шаровых наибольшее значение давление на внутреннюю стенку канала вставки принимает у концентратора, при переходе сферы на участок с радиусом у стержня

3 Модернизирован метод конечных элементов для расчета соединений с натягом обобщен на случай многослойных матриц с произвольным числом слоев, разработана математическая модель, алгоритм и пакет прикладных программ для систем автоматизированного проектирования матриц для штамповки деталей типа заготовок шаровых пальцев, и матриц с секторными вставками для штамповки деталей типа гаек

4 Выявлены закономерности влияния конструктивных параметров матрицы для штамповки заготовок шаровых пальцев на несущую способность, заключающиеся в том, что имеющаяся область у концентратора с присутствующими меридиональными растягивающими напряжениями при увеличении натяга сужается, и появляется второй растянутый участок При дальнейшем увеличении натяга первая растянутая область у концентратора исчезает, а максимальные переменные напряжения в новой области растут Полученные результаты подтверждаются результатами проведенных испытаний.

5 Результаты расчета инструмента для штамповки шаровых пальцев, с помощью созданной методики и прикладных программ,

позволили выработать следующие меры и конструктивные рекомендации для повышения его долговечности

а) выполнить радиальный натяг переменным по высоте контактной поверхности увеличить его значение,

б) сделать радиальный натяг переменным по высоте контактной поверхности, не меняя его величину, уменьшить диаметр посадочной поверхности

При штамповке гаек результаты расчета типового инструмента послужили основанием для разработки новых конструкций матриц с секторными вставками в виде призм и цельными вставками

6 Получены патенты № 2245209 и № 2240890 на изобретения конструкций матриц с секторными вставками в виде призм для штамповки шестигранных деталей

7 Усовершенствованные конструкции матриц внедрены в производство ОАО "БелЗАН" г Белебей с экономическим эффектом более 2 млн рублей

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ

1 Жернаков В С , Газизов X Ш , Валиев Р.Ш , Ермоленко А.Н Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке круглых деталей. Вестник УГАТУ, 2006 Т 7, № 1 (14) С 192-195

В монографии

2. Закиров Д М , Газизов X Ш , Валиев Р Ш., Сабадаш А В Численные методы проектирования многослойных матриц -Уфа Изд УГАТУ, 2003 - 48 с

Патентах на изобретения

3 Патет на изобретение № 2245209 Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий Опубликовано 27 01 2005 Бюл.№3 Патентообладатель- Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль"(1Ш) Авторы- Закиров Д М , Газизов Х.Ш., Валиев Р Ш

4 Патент на изобретение № 2240890 Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий Опубликовано 27 И 2004

Бюл №33 Патентообладатель Открытое акционерное общество "Белебеевский завод "Автонормаль"(1Ш) Авторы Закиров Д М , Газизов X Ш , Валиев Р Ш

В других: изданиях, включая труды Всероссийских и международных НТК

1 Закиров Д М , Валиев Р Ш , Газизов X Щ Численные методы расчета матриц как инструмент снижения себестоимости автомобильного крепежа на ОАО «БелЗАН» // Совершенствование технологий производства и конструкций автомобильных компонентов Сб. науч Тр М, Магнитогорск МГТУ, ИД «ААИ-ПРЕСС», НПО «БелМаг», 2003 167с - С 30-34

2 Закиров Д М , Газизов X Ш , Валиев Р Ш Численные методы проектирования матриц с шестигранной полостью для холодной объемной штамповки гаек //Математическое моделирование и краевые задачи Труды всероссийской научной конференции Часть 1 «Математические модели механики, прочность и надежность конструкции» Самара 2004 Сам ПТУ -С 85-87

3 Закиров Д М , Газизов X Ш , Валиев Р Ш Численные методы расчета матриц с шестигранной полостью для холодной объемной штамповки // Моделирование, оптимизация и интенсификация производственных процессов и систем Материалы Международной научно-технической конференции -Вологда ВоГТУ, 2004 -331 с -С 128-132

4. Закиров Д М , Валиев Р Ш , Газизов X Ш "Технология изготовления высокостойких матриц с шестигранной полостью" 2004-03-09 Электронная версия журнала "Метизы" №2-2004

5 Закиров Д М, Валиев Р Ш, Газизов Х.Ш Технология изготовления матриц с шестигранной полостью для штамповки гаек //Труды 5-ой Международной многопрофильной конференции молодых ученых и студентов "Актуальные проблемы современной науки", приуроченной к 90-летию СамГТУ Секция Машиностроение. 2004 - С.34-38

6 Газизов XIII, Валиев Р.Ш , Ермоленко А Н. Исследование напряженно-деформированнго состояния матриц для штамповки сложнопрофильных осесимметричных деталей // Мавлютовские чтения.Российская научно-техническая конференция, посвященная 80-летию со дня рождения чл кор.РАН, профессора Р Р.Мавлютова.сб трудов Том 3 -Уфа.УГАТУ, 2006-310с

7. Закиров Д М , Валиев Р Ш , Ермоленко А Н Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке шестигранных деталей типа гаек // Мавлютовские чтения Российская научно-техническая конференция, посвященная 80-летию со дня рождения чл кор.РАН, профессора Р Р Мавлютова сб. трудов Том 3. -Уфа УГАТУ, 2006, С 91-96.

В АЛИЕВ Рафаил Шамилевич

МЕТОД РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИЙ МАТРИЦ ДЛЯ ШТАМПОВКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Специальность 01.02 06 -Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 09 10 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать плоская Гарнитура Times New Roman Уел печ л 1,0 Уел кр-отт 1,0 Уч-изд л 0,9 Тираж 100 экз Заказ № 527

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии УГАТУ 450000, Уфа-центр, ул К Маркса, 12

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МАТРИЦ ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ И МЕТОДОВ

ИХ РАСЧЕТА

1.1. Конструктивные формы матриц для изготовления осесимметричных деталей

1.2.0бзор конструктивных форм матриц для штамповки гаек 16 1.3.Виды разрушения матриц для холодной объемной штамповки

1.4.0бзор существующих методов расчета многослойных матриц

2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ УДЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ФОРМООБРАЗУЮЩУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ИНСТРУМЕНТА

2.1.Расчет распределения давления на инструмент для штамповки заготовки шарового пальца

2.2.Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке шестигранных деталей типа гаек

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАТРИЦ ДЛЯ ВЫСАДКИ СЛОЖНОПРОФИЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ

3.1.Одномерные задачи оптимизации геометрических параметров многослойных матриц

3.2.Расчет двухслойных матриц методом конечных элементов

3.3 .Обобщение на случай многослойной матрицы

3.4.Алгоритм оптимального проектирования трехслойных матриц для штамповки сложнопрофильных изделий

4. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ, ПРЕДЛАГАЕМЫЕ КОНСТРУКЦИИ И РЕКОМЕНДАЦИИ К ЭКСПЛУАТАЦИИ ХОЛОДНОВЫСАДОЧНОГО ИНСТРУМЕНТА

4.1 .Результаты расчета инструмента для высадки заготовки шарового пальца

4.2.Результаты расчета инструмента для высадки гаек

4.3.Предлагаемые конструкции инструмента для ХОШ сложнопрофильных деталей

4.4.Рекомендации к эксплуатации высокостойкого твердосплавного инструмента

Производство сложнопрофильных деталей с минимальными затратами в настоящее время наиболее актуально для предприятий, специализирующихся на холодной объемной штамповке. При этом одной из главных проблем, требующих решения при проектировании холодновысадочного инструмента, является обеспечение «стойкости» инструмента. Под этим термином специалисты по холодной высадке обычно имеют в виду число циклов (число изготовленных деталей) до разрушения или недопустимого износа рабочей поверхности матриц.

Стойкость рабочих частей холодновысадочного инструмента является одним из важных факторов, определяющих рентабельность процессов холодной высадки. Наиболее важным критерием стойкости инструмента является его долговечность, которая зависит от: условий эксплуатации в данном технологическом процессе; от характера взаимодействия штампуемой заготовки с матрицей; величины и характера распределения напряжений; температуры инструмента в результате деформационного разогрева заготовки; коэффициента трения; механических свойств материала элементов матрицы.

В решение задачи повышения стойкости деформирующего инструмента значительный вклад внесли работы Л.Б.Аксенова, В.Ф.Вельбоя, Г.Ф.Ганаго, Ю.А.Геллера, А.П.Гуляева, С.Д.Довнара, В.П.Дьячука, В.И.Залесского, Я.М.Охрименко, Б.Ф.Трахтенберга, В.П.Северденко и др.

В работах указанных авторов проведены глубокие исследования и получены результаты по выбору износостойких штамповых сталей и рациональных режимов их термообработки, назначению различных видов упрочнения контактной поверхности, улучшению температурно-силовых условий эксплуатации инструмента и его оптимальному проектированию.

Опыт эксплуатации показывает, что можно выделить три принципиально различные причины выхода инструмента из строя: поломку, усталостное разрушение и износ. Поломки инструмента, которые происходят при количестве циклов нагружения N < 500, связаны с ошибками конструирования, нарушением технологии изготовления, режима эксплуатации. Эти поломки являются неизбежными издержками освоения нового технологического процесса. Основной причиной выхода из строя инструмента является усталостное разрушение или износ. Например, долговечность высадочных матриц для изготовления болтов М4 и Мб из стали 10 равен 200. .300 тысячам штампованных заготовок.

В связи с этим можно выделить две самостоятельные задачи, направленные на а) увеличение долговечности и б) повышение износостойкости создаваемых конструкций. Решение второй из этих задач достигается созданием новых штамповых сталей и сплавов, обладающих более высокими прочностными характеристиками и износостойкостью, термической, термомеханической и другими видами обработки.

При замене штамповых сталей на твердые сплавы и дорогостоящие легированные стали, происходит резкое возрастание стоимости инструмента. По данным отечественной и зарубежной практики [1], расходы на инструмент в себестоимости изделий составляют 10-20%.

Применение твердых сплавов и легированных сталей позволяет повысить износостойкость и в меньшей степени влияет на прочность и сопротивление усталостному разрушению. Износ уменьшается также при наличии на поверхности сжимающих напряжений определенной величины.

Решение первой из указанных выше задач - увеличение долговечности, предполагающее создание новых конструкций матриц и методик расчета их НДС с целью снижения уровня переменной составляющей его компонент, и составляет содержание данной диссертационной работы.

Существующие методы расчета применительно к матрицам для штамповки деталей сложного профиля не объясняют механизма их разрушения с возникновением трещины в поперечном к оси симметрии матрицы направлении. Одна из причин такого положения - недостаточная изученность объемного напряженно-деформированного состояния (далее НДС) многослойных матриц при штамповке сложных изделий и зависимость возникающих напряжений при высадке от множества факторов: геометрии вставки, толщин слоев, натягов и т.д. Известные методики расчета инструмента для штамповки сложнопрофильных изделий, например, с шестигранной полостью для штамповки гаек, предполагающие оптимизацию их конструкций простым перебором вариантов конструкции, нельзя считать рациональными также с точки зрения затрат машинного времени. Поэтому проблема исследования, расчета и создания рационального НДС проектируемых матриц является весьма актуальной задачей.

Цель работы. Разработка методики расчета и оптимизация конструктивных параметров матриц для повышения их долговечности при штамповке сложнопрофильных деталей.

Для реализации указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

• проанализировать виды разрушения существующих конструкций матриц и выявить причины их возникновения;

• смоделировать процесс холодной объемной штамповки сложнопрофильных деталей типа заготовок шарового пальца и шестигранной гайки с помощью современных программных пакетов для определения эпюры давления на инструмент со стороны заготовки;

• разработать методику расчета и пакет прикладных программ для систем автоматизированного проектирования матриц для штамповки деталей типа заготовок шаровых пальцев и гаек;

• выработать меры и конструктивные рекомендации по повышению долговечности инструмента при штамповке шаровых пальцев и гаек.

Научная новизна.

• Впервые, с использованием современных пакетов DEFORM-2D и 3D для численного моделирования процесса холодной объемной штамповки (ХОШ), установлен качественный и количественный характер нагрузки на инструмент, действующей со стороны деформирующейся заготовки.

• Предложена методика и разработан пакет прикладных программ для оптимизации многослойных матриц, использующий при анализе объемного НДС инструмента метод конечных элементов.

• На основе численных исследований установлена причина разрушения вставки инструмента для изготовления заготовок шаровых пальцев -малоцикловая усталость и предложены меры по увеличению его долговечности.

• На уровне изобретений разработаны новые конструкции матриц для штамповки гаек с секторными вставками. Предложена технология изготовления матрицы с секторными вставками для штамповки шестигранных деталей типа гаек.

Методика исследования основана на использовании:

• известных уравнений теории упругости;

• метода конечных элементов, модифицированного для анализа объемного НДС многослойного инструмента;

• методов теории оптимального проектирования.

Достоверность результатов и выводов, содержащихся в работе, основывается на корректном использовании:

• современных программных пакетов для численного моделирования сложных процессов упруго-пластического деформирования;

• известных численных методов решения задач прочностного расчета конструкций, в частности метода конечных элементов;

• элементов теории оптимального проектирования для рационализации конструкций многослойных матриц и подтверждается:

• опытом эксплуатации инструмента для ХОШ, характером разрушения существующих матриц;

• решением большого числа тестовых задач, имеющих решения, полученные аналитическими и проверенными численными методами;

• совпадением, в частном случае одномерной задачи, результатов оптимизации геометрических параметров многослойных матриц, полученных по предложенной методике, с известным решением Ляме-Гадолина-Максимова.

Практическая ценность.

Созданные методика и прикладные программы позволяют не только заметно повысить несущую способность (предельное значение внутреннего давления) инструмента, но и значительно увеличить его долговечность.

Предложенные конструкции матриц внедрены на предприятии ОАО «Белебеевский завод «Автонормаль», г. Белебей с экономическим эффектом более 2 млн. рублей.

Усовершенствованы конструкции матриц для штамповки гаек 1/61015/11, 1/21647/11, 1/25742/11 и 1/61008/11, что обеспечило повышение их стойкости в 5-20 раз.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При анализе видов разрушения матиц установлено, что при штамповке гаек происходит разрушение цельной шестигранной вставки в углах по радиальной плоскости, как это принято считать в многослойных конструкциях постоянной жесткости, и напротив, при высадке заготовок пальцев шаровых образование усталостной трещины происходит по поперечному к оси симметрии сечению вставки, а не в радиальной плоскости матрицы, как считалось ранее. Выявлено, что причиной разрушения вставок матриц для штамповки деталей сложного профиля является появление переменных растягивающих напряжений в местах резкого изменения их толщины.

2. Проведено моделирование процесса холодной объемной штамповки с использованием конечно-элементной системы DEFORM 2D/3D. Установлены эпюры распределенного давления на инструмент со стороны заготовок. При штамповке гаек подтверждается эллиптический характер изменения давления по ширине плоской грани шестигранной заготовки, а по высоте грани, за исключением узких областей у фасок, давление практически постоянно. При высадке заготовок пальцев шаровых наибольшее значение давление на внутреннюю стенку канала вставки принимает у концентратора, при переходе сферы на участок с радиусом у стержня.

3. Модернизирован метод конечных элементов для расчета соединений с натягом: обобщен на случай многослойных матриц с произвольным числом слоев, разработана математическая модель, алгоритм и пакет прикладных программ для систем автоматизированного проектирования матриц для штамповки деталей типа заготовок шаровых пальцев, и матриц с секторными вставками для штамповки деталей типа гаек.

4. Выявлены закономерности влияния конструктивных параметров ) матрицы для штамповки заготовок шаровых пальцев на несущую способность, заключающиеся в том, что имеющаяся область у концентратора с присутствующими меридиональными растягивающими напряжениями при увеличении натяга сужается, и появляется второй растянутый участок. При дальнейшем увеличении натяга первая растянутая область у концентратора исчезает, а максимальные переменные напряжения в новой области растут. Полученные результаты подтверждаются результатами проведенных испытаний.

5. Результаты расчета инструмента для штамповки шаровых пальцев, с помощью созданной методики и прикладных программ, позволили выработать следующие меры и конструктивные рекомендации для повышения его долговечности: а) выполнить радиальный натяг переменным по высоте контактной поверхности увеличить его значение; б) сделать радиальный натяг переменным по высоте контактной поверхности, не меняя его величину, уменьшить диаметр посадочной поверхности.

При штамповке гаек результаты расчета типового инструмента послужили основанием для разработки новых конструкций матриц с секторными вставками в виде призм и цельными вставками.

6. Получены патенты № 2245209 и № 2240890 на изобретения конструкций матриц с секторными вставками в виде призм для штамповки шестигранных деталей.

7. Усовершенствованные конструкции матриц внедрены в производство ОАО "БелЗАН" г. Белебей с экономическим эффектом более 2 млн.рублей.

1. Hodbell А.С., Thomas A. Approachec to cheapter forgings. Metal forming. 1969, p.36.

2. Холодная объемная штамповка стальных деталей в автомобильной промшленности. РТМ 37.002.098-73, М.:1974.

3. Ганаго О.А., Евстратов В.А., Евстратова Т.Л. и др. Расчеты и совершенствование конструкций штампов для холодного выдавливания. -М.: Машиностроение, 1987. 64с.

4. Вариантное конструирование матриц холодного выдавливания. Гвилава Э., Нозадзе Д. (Грузинский технический университет). Мецниереба да технол. 2004, №7-9, с 98-101, 6 ил., табл.2 Библ. 8 Рус.; рез. англ., груз.

5. Биллигман И. Высадка и другие методы объемной штамповки. -М.: ГНТИ машиностроительной литературы, 1960. 467 с.

6. Рыжеванов B.C., Лившиц Т.А., Блинков А.Н. и др. Конструктивные особенности твердосплавного инструмента для обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1982.- №6.-С.6-13.

7. Рыжеванов B.C., Лившиц Т.А., Блинков А.Н. Особенности изготовления твердосплавного инструмента для обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство. 1982.- №6.- С. 13-18.

8. Лившиц Т.А., Рыжеванов B.C. Твердосплавной инструмент для холодного выдавливания поршневых пальцев // Кузнечно-штамповочное производство. 1988.- №3.- С. 10-11.

9. А.с. №473540 СССР,МКИ В21С 25-02. Матрица для прессования изделий / Ганджа И.Д.(СССР). №1980185/25-27. Заявлено 25.12.73; Опубл.4.06.75. Бюлл. №22.

10. Заявка №55-13826. Япония, МКИ B21J 13/02. Твердосплавная матрица (Япония). Заявлено 25.03.75; 0публ.13.05.80.

11. А.с. №595048, МКИ B21J 13/02. Сборная матрица / Тулянкин Ф.В., Зиндер A.M., Гришина Н.Е. и др. (СССР) №2342737/25-27. Заявлено 05.04.76; Опубл. 28.02.78. Бюлл.№8.

12. А.с.№967654 СССР,МКИ B21J 13/02. Твердосплавная матрица / Плетнев В.Н., Файнштейн А.Я. и Картошкин М.П. (СССР) №3286830/25-27. Заявлено 13.05.81; Опубл. 23.10.82.- Бюлл. №39.

13. А.с. №1301541 СССР, МКИ И210 5/08. Матрица для холодной высадки стержневых изделий / Полянский Ю.С., Трабельский Н.Ю. и Хатрус В.Н. (СССР) №3853028/25-27. Заявлено 14.02.85.; Опубл. 07.04.87.Бюлл.№ 13.

14. А.с.№910298 СССР, МКИ B21J 5/08. Способ изготовления матрицы для холодной высадки / МагалинВ.П., Магалин К.В. и Магалин А.В. (СССР) №2906121 /25-27.Заявлено 04.04.80; Опубл. 07.03.82. -Бкшт№9.

15. Заявка 6422436 Япония, МКИ B21J 13/02; B21D 37/02 / Мацунага Сюити; Анга эндзиниарингу к.к. №62 - Сер. 2(2).-1989. - 6. -С.233 -237.

16. Заявка 6422437 Япония, МКИ B21J 13/02; B21D 37/02 / Мацунага Сюити; Анга эндзиниарингу к.к. №62 - 180685.Заявлено 20.07.87; Опубл. 25.01.89//Кокай токкекохо. Сер 2(2). - 1989. - 6. -С.239 -242.

17. Патент на изобретение № 2240890 RU С1 7 B21J5/08, 13/02. Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий /Закиров Д.М.,

18. Газизов Х.Ш., Валиев Р.Ш. Заявлено 07.07.2003; Опубл.27.11.2004. Бюлл. №33.

19. Патент на изобретение № 2245209 RU С1 7 B21J13/02, 5/08. Твердосплавная матрица для высадки многогранных изделий /Закиров Д.М. Газизов Х.Ш., Валиев Р.Ш. Заявлено 05.08.2003; 0публ.27.01.2005. Бюлл. №3.

20. РТМ 37.002.0208-81. Объемная штамповка крепежных деталей конструктивные и технологические расчеты. Руководящий технический материал. КТИавтометиз, Горький, 1983.

21. А.с. №583854 СССР, МКИ B21J 5/08. Матрица для высадки / Яроцкий А.Я. (СССР) №2328972/25-27. Заявлено 01.03.76; Опубл. 1977.-Бюлл. №46.

22. Ильюшин А.А., Ошбалов П.М. Упругопластические деформации полых цилиндров. МГУ, 1960, 206 с.

23. Писаренко Г.С., Можаровский Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Киев: Наукова думка, 1981,196 с.

24. Пластичность и прочность твердых тел при высоких давлениях. Береснев Б.И., Мартынов Е.Д., Родионов К.П., Булычев Д.К., Рябинин Ю.Н., -М.: Наука, 1970, с.23-28.

25. Жернаков B.C., Газизов Х.Ш., Валиев Р.Ш., Ермоленко А.Н. Контактное взаимодействие инструмента и заготовки при штамповке круглых деталей. Вестник УГАТУ, 2006. Т.7, № 1 (14). С. 192 195.

26. Афанасьева Г.И., Евстратов В.А. О причинах выхода из строя пуансонов для холодного выдавливания стальных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1974. -№4. -С.7-10.

27. А.с. №797244 СССР, МКИ С21Д 1/78 Способ термической обработки инструмента из быстрорежущей стали / Абдулаев Г.И., Шахтахтинский М.Г., Сулейманов Н.М. и др. (СССР). Опубл. 1979, ДСП.

28. Хомяк Б.С. Твердосплавный инструмент для холодной высадки и выдавливания. -М.: Машиностроение, 1981. -184с.

29. Олендер J1.A., Ящерицын П.И., Вике И.Я., Изготовление и эксплуатация твердосплавного холодновысадочного инструмента. Минск: Беларусь, 1966. - 56с.

30. Белков Е.Г. Лавриненко Ю.А. Распределение давления на стенки матрицы при холодной высадки стержневых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. 1976. -№6. -С.6 - 7.

31. Исаченков Е.И. Контактное трение и смазки при обработке металлов давлением. М.: Машиностроение, 1978. - 208 с.

32. Степанский А.Г., Даленко Т.Ю., Кошкин А.Н. и др. Автоматизированная экспертная система оценки надежности инструмента холодновысадочных автоматов // Кузнечно-штамповочное производство. -1993. -№4. -С.9-11.

33. Krainer Е., Schillddler A. Ptotschnig R. und Hribernik В., Kapfenberg Mit. Abbildungen. Charakterisishe Werkeugbriiche in der Schadensanalyze // Berg, und Hutterman-Monatch. -1982. B.127. - S. 343 - 350.

34. Упрочнение инструмента для производства метизов / Алимов В.И., Оноприенко В.Г. // Обзорная информация. Метизное производство / ЦНИИ инф. и техн.-экон. исслед. черной металлургии. -1991. -№2. -С. 1-21.

35. Жернаков B.C., Кузьминых А.А., Якупов Р.Г. Ж60 Проектирование составного холодновысадочного инструмента. М .: Машиностроение, 1999.-221с.

36. Евстратов В.А. Основы технологии выдавливания и конструирования штампов. Харьков: Вища школа, 1987. -144 с.

37. Бондарь В.Г. Повышение иносостойкости твердосплавного инструмента с покрытием из нитрида титана // Порошковая металлургия. -1980. №7. - С.24-26.

38. ЛуценкоГ.И, Еремин В.И., ГлущенкоБ.А. Пути повышения стойкости холодновысадочного инструмента //Металловедение и термическая обработка металлов. -1991. №8. - С.24 -26.

39. А.с. №722965, С21 D 9/22, С 21 D 1/78. Способ термической обработки быстрорежущих сталей / Барыкин Н.П., Святкин B.C., Кузьминых А.А. и др. (СССР). Бюлл. 1980. -№11.

40. Выбор опробование и внедрение новых высокостойких штамповых сталей для холодного игорячего деформирования напредприятиях различных отраслей промышленности: Отчет о НИР / У КРНИИСПЕЦСТ А ЛЬ; Политаев Ю.М. №01860024634. - Запорожье, 1987. -73с.

41. Кулешевская З.М. Твердосплавный инструмент для холодной высадки // Машиностроительное производство: Обзорная информация / ВНИИТЭМР. Вып.З. -М., 1989. -48с.

42. Кудрявцев И.В., Минисарян А.А., Мазепа А.Г. Исследование возможности упрочнения бандажированных колец из аустенийной стали внутренним давлением вязкопластической среды. -Кузнечно штамповочное производство, 1970, №8, с.14-16.

43. Мищунин В.А. К расчету и конструированию цилиндрических матриц штампов для холодного прессования с твердосплавными вставками. -Кузнечно-штамповочное производство. 1965, № 1, с.14-16.

44. Трахтенберг Б.Ф., Векслин И.И. Методика расчета и конструктивные особенности скрепленного инструмента для холодной объемной штамповки. Куйбышев, 1969, 136с.

45. Рыжеванов B.C., Кущ Э.В., Запрессовка твердосплавных матриц при нагреве обоймы токами высокой частоты. -Кузнечно-штамповочное производство. 1968, № 2, с.9-11.

46. Максимов Л.Ю. Пути совершенствования контейнеров для прессования тонкостенных изделий. -Кузнечно-штамповочное производство. 1964, № 2, с.14-16.

47. Ziegler W., Derinoz N.A. Auslegung von hochbelastbaren. Werkzeugen zum indirekten, geschmierten Kaltstrangpresse. -Metal. 1980, 34, № 6, P. 526-531.

48. Ларман Э.К. Проектирование и производство артиллерийских систем.-М.: Военное издательство министерства вооруженных сил Союза ССР, 1949, 300с.

49. Навроцкий Г.А. Холодная объемная штампока.- М.: Машиностроение, 1973, 295.

50. Дьячук В.П. Сокращенная методика расчета контейнеров и матриц штампов скрепленной конструкции. -Кузнечно-штамповочное производство. 1980, №7, с.9-11.

51. Пономарев С.Д. Расчеты на прочность в машиностроении. -М.: Машгиз, 1958, 360с.

52. Выбор оптимальных параметров для инструмента холодной объемной штамповки и разработка методов его упрочнения. ВНТИЦ. №02827040607.-М., 1981.- 113с.

53. Максимов Л.Ю., Гольман Д.Д. Выбор рациональных размеров контейнеров// Исследование и расчет элементов конструкций мощных гидравлических прессов и другого металлургического оборудования. -М.: Труды ВНИИметмаш, № 1. 1960. С. 80-101.

54. Кузьминых А.А., Газизов Х.Ш. Оптимизация геометрических параметров многослойных матриц с твердосплавной вставкой// Изв. Вузов. Черная металлургия, № 3, 1999. С. 48-51.

55. Закиров Д.М. и др. Численные методы проектирования многослойных матриц. -Уфа: Изд. УГАТУ, 2003. 48 с.

56. VDI-Richtlinien 3176, Vorgespannte Presswerkzeuge fur das Kaltumformen, 1964.

57. Дьячук В.П., Золотухин H.M., Щербина B.B., Перерва А.В. О расчете составных матриц с твердосплавными вставками. Кузнечно-штамповочное производство, 1972. -№9, - с. 16-19.

58. Labedski W. Ogolne zasady proektowania matrys. Mechanik. 1981. -P7, 336-345.

59. Трахтенберг Б.Ф. Стойкость штампов и пути ее повышения. Куйбышев. Кн. изд. 1964, -с.279.

60. Гудушаури А.Г., Паповко Г.Я. Сборка деталей с гарантируемым натягом в условиях колебаний. Проблемы прочности. -1986. -№2.- С.78-81.

61. Пимштейн П.Г., Турицын А.А., Борсук Е.Г. О прочности многослойных сосудов высокого давления новой конструкции. Проблемы прочности. 1986, №9. -с. 110-113.

62. Дьячук В.П., Золотухин Н.М., Перерва А.В. Исследование составных контейнеров. Кузнечно-штамповочное производство, 1978. -№1, - с.25-26.

63. Трахтенберг Б.Ф. Современные тенденции в проблеме стойкости штампов. Кузнечно-штамповочное производство, 1981. -№8, - с.27-29.

64. Haus-Jiirgen. Wibmeier Computeranterstutztes Auslegen von Fleibprebwerkzeugen. Drahtwelt. 1985. №12, -263-267.

65. Абрамов И.В., Турыгин Ю.В. МКЭ для расчета напряженного состояния деталей с автофретированными охватывающими деталями. Проблемы прочности. 1987. №3. - 105-108.

66. Аксенов Л.Б., Богоявленский К.Н., Рудаков М.Ю., Совершенствование конструирования штампов на основе расчета их напряженного состояния. Кузнечно-штамповочное производство, 1981. -№3, - с.10-12.

67. Полухин В.П., Андрианов Н.Ф., Новиков А.В., Попова Е.В. Численное исследование напряженно-деформированного состояния составного рабочего инструмента, собранного с натягом. Известия Вузов. Черная металлургия. -1983. №3. - с.47-50.

68. Галлагер Р. Метод конечных элементов. -М.: Мир. 1984. 428 с.

69. Канторович З.Б. Основы расчета химических машин и аппаратов. -М.: Машгиз. 1960. 743 с.

70. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. -М.: Мир. 1979. 744 с.

71. Новый метод экспериментального исследования распределения давления на стенки контейнера при холодной осадке в закрытой полости. Векслин И.И., Шостак Б.Ю., Ананская Н.А., Трахтенберг Ю.Б. -Кузнечно-штамповочное производство, 1979, №1, с. 11-12.

72. Ганаго О.А., Марченко B.JL, Ковтун В.В. Расчет и оптимизация конструкций осесимметричных матриц для холодной объемной штамповки// Кузнечно-штамповочное производство. 1985. № 9. С. 21-24.

73. Балангин В.И. Расчет бандажированных матриц с секционированными вкладышами. Порошковая металлургия. 1983. -№6. -с. 103-105.

74. Stiffness and derection analysis of comlex Structures Turner M.J., Clough R.W., Martin H.C., Topp L.J. J. Aeronaut Sci., 1956, v.23, №9, p.805-324.

75. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975, 541 с.

76. Зенкевич O.K. Метод конечных элементов. От интуиции к общности. сб. переводов "Механика" - М.: 1970, №6, с.90-103.

77. ЕтренгГ., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир,1977, 349 с.

78. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976,464 с.

79. Метод конечного элемента в механике деформируемых тел / Войнберг Д.В., Городецкий А.С., Киричевский В.В., Сахаров А.С. Прикл. механика, 1972, т.8 №8 с.3-28.

80. Розин J1.A. Метод конечных элементов в применении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977, 129 с.

81. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. М.: Наука, 1980, 254 с.

82. Хворостухин JI.A., Шишкин С.В. Напряженное состояние кольца подшипника с полым тонкостенным валом.//Изв. вуз. Машиностроение.1978. -Nil. С.34-40.

83. Кузьминых А.А., Газизов Х.Ш., Якупов Р.Г., Шевелев А.А. Исследование напряженного состояния составного цилиндра с шестиугольным контуром полости.// Изв. вуз. "Черная металлургия". -1994. -N5. -С.38-40.

84. Газизов Х.Ш., Кузьминых А.А. Расчет соединений с натягом методом конечных элементов. Изв. Вузов "Машиностроение". -1994. -N7-9. С.58-61.

85. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М.: Машиностроение, 1983, 200с.

86. Унксов Е.П., Сафаров Ю.С. К вопросу применения поляризационно-оптического метода для решения задач обработки металлов давлением, Труды ЦНИТМАШ, 1973, №115, с.

87. Унксов Е.П., Сафаров Ю.С., Гаращенко В.Н. Исследование контактных напряжений при обратном прессовании. Труды ЦНИТМАШ, 1973, №115, с.12-16.

88. Иванов С.К., Ганаго О.А. Давление на стенки штампа при закрытой прошивке -Кузнечно-штамповочное производство, 1969. №3, с. 3-6.

89. Охрименко Я.М., Копыский Б.Д. Экспериментальное изучение давления пластического металла на стенки инструмента (при сжатии в глухой полости.), -Кузнечно-штамповочное производство, 1961, с. 6-7.

90. Огородников В.А., Букин-Батырев, Сивак И.С. Деформации и напряжения при холодной высадке заготовок в сферических матрицах. -Кузнечно-штамповочное производство, 1977, №4, с. 11-14.

91. Журавлев А.З. Экспериментальное определение давления на стенки закрытого ручья при вытеснении металла в узкую торцовую щель. -Кузнечно-штамповочное производство, 1972, №10, с. 10-12.

92. Золотухин И.И., Энтин Э.З. Поляризационно-оптический метод исследований деформаций в пластически -деформируемых моделях из оргстекла. -Кузнечно-штамповочное производство, 1963, №1, с. 2-4.

93. Прозоров А.В., Костава А.А., Упанян З.Г. Исследование напряженно- деформированного состояния при прямом прессовании. -Кузнечно-штамповочное производство, 1970, №8, с. 5-7.

94. Унксов Е.П., Сафаров Ю.С. Исследование напряжений на стенках контейнера при обратном прессовании. -Кузнечно-штамповочное производство, 1970, с.1-5.

95. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. -М.: Машиностроение, 1979. -215 с.

96. Степанский Л.Г. Расчеты реактивных нагрузок на инструмент при обработке металлов давлением. -Кузнечно-штамповочное производство, 1978, №5, с. 2-5.

97. Журавлев А.З. Давление на стенку при штамповке в закрытом ручье с затеканием металла в углы. -Кузнечно-штамповочное производство, 1966, №8, с.4-6.

98. Мортиросян Ф.А. Определение поля напряжений и размеров очага пластической деформации при обратном выдавливании. Изв.вузов. Сер. «Машиностроение», 1966, №12, с. 32-34.

99. Белков Е.Г., Лавриненико Ю.А. Распределение давлений на стенки инструмента при холодной высадке стержневых изделий. Кузнечно-штамповочное производство, 1976 №6, с. 6-7.

100. Кузьменко В.И. Исследование и оптимизация процесса холодного выдавливания стержневых деталей с коническими элементами : Дисс. .канд. техн. наук. ХПИ. Харьков, 1982.

101. Свирид Г.П. Исследование пластического формоизменения металлов в процессах обработки металлов давлением численным методом конечных элементов: Дисс. .канд. техн. наук. /ФТН АН БССР, 1974.

102. О.А.Ганаго, Е.В.Субич. Определение напряженного состояния. -М.: Машиностроение, 1987. 68с

103. Моделирование холодной и горячей объемной штамповки в QForm. Андрей Мазурин, «САПР и графика» №8, 2000.

104. Lange К. On the stress distribution in prestressed extrusion dies under non-uniform distribution of internal pressure. International Journal of Mechanical Sciences. T.27, v.3. 1985. -P.169-175.

105. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. -М.: «Мир», 1989.-510 с.

106. DEFORM — программный комплекс для моделирования процессов обработки металлов давлением. Андрей Харламов, Андрей Уваров. «САПР и графика», №6,2003.

107. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. -М.Мир. 1984.624 с.

108. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. -М.: Высшая школа. 1991. 319 с.

109. Кузьминых А.А., Газизов Х.Ш., Закиров Д.М. Повышение несущей способности составных трехслойных цилиндров// Изв. вузов "Черная металлургия". N 5. 1996. С.38-41.

110. Хог Э., Арора Я. Прикладное оптимальное проектирование. -М., "Мир".-1983.479 с.

111. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. -М.: Машиностроение. 1975. 488 с.

112. Воробьев А.З., Олькин Б.И., Стебенев В.Н., Родченко Т.С. Сопротивление усталости элементов конструкций. -М.: Машиностроение. -1990. 239 с