Файл: Поперечно-клиновая прокатка..pdf

Второе слагаемое выражения (114) для конкретно за­ данных условий— величина постоянная; первое же сла­ гаемое является функцией геометрических параметров инструмента а и ß. Графически зависимость (114) пока­ зана на рис. 34, б (кривая /). Область справа от кривой 1 — это область возможных решений, т. е. существования геометрических параметров инструмента, при которых до­ стигается требуемая точность изделия.

Далее необходимо определить конкретные значения ѵглов клина. По условию устойчивого протекания процес­ са без проскальзывания (71) при заданных его парамет­ рах область возможных решений лежит справа от кривой

В зависимости от требований к долговечности и надежно­ сти детали задаем максимально возможный процент бра­ ка от вскрытия полости. По методике, которая приведена в гл. Ill (62), нетрудно определить, что в этом случае об­ ласть возможных решений будет лежать справа от кривой 4 (рис. 34, б ).

На рис. 34, б зависимости, соответствующие кривым 1—4, показаны условно; несомненно, что истинное их отображение на плоскости а—ß зависит от конкретно за­ данных условий. К.п.д. процесса и соответственно крите­ рий оптимальности возрастают с увеличением угла ß, поэтому из области возможных решений выбираем максимально возможные ß' и соответствующие ему а', при которых все поставленные выше условия выполня­ ются.

Так как элементарный этап может состоять из одновре­ менной прокатки двух, трех и четырех участков заготовки,

каждому участку соответствует свое значение ߣ и ас. Из условия, что длина инструмента для прокатки любого из участков в элементарном этапе должна быть постоянная, находим его максимальное значение из выражения

106

Теперь для каждого участка определим конечное зна­ чение угла заострения

Угол наклона боковой грани при этом может быть выбран в пределах а"< сс1< а " (рис. 34, б). Естественно, чем больше угол а, тем меньше усилие прокатки и меньше ве­ роятность вскрытия полости.

В случае, когда процесс осуществляют «несимметрич­ ной» прокаткой (это более общий случай), должно вы­ полняться условие равенства осевых усилий:

Проверяем это условие, используя соответствующие зна­ чения ß; и а". Если условие (117) не выполняется, а левая

часть выражения — число отрицательное, уменьшаем значе­

Вновь проверяем условие (117) и, если снова не вы­ полняется, увеличиваем длину клина на некоторую ве­ личину и затем повторяем всю процедуру проверки условия равенства осевых сил. В итоге находим окон­ чательные значения углов ßj и а, для заданного эле­ ментарного этапа. Дальнейший расчет усилия прокатки (29), запаса пластичности (61) и критерия оптималь­ ности (ПО) затруднений не вызывает.

Определив аналогичным образом значения критериев оптимальности всех элементарных этапов, находим опти­ мальный вариант прокатки. Первоначально диаметр ис­ ходной заготовки был задан произвольно. Теперь начи­ наем варьировать этим параметром и, повторяя всю про­ цедуру расчетов, определяем по максимальному значению критерия оптимальности оптимальное значение диаметра исходной заготовки. Не исключено, что при этом изменит­ ся и оптимальный вариант технологического процесса.

Далее, варьируя таким же образом температурой на­ грева и скоростью прокатки (если оборудование допуска­ ет изменение скорости), находим их оптимальные значе-

107

иия. Для уменьшения объема вычислений эта операция осуществляется уже в пределах оптимального варианта, так как изменение этих параметров не может вызвать изменение варианта процесса. В случае, когда имеется выбор оборудования, на котором можно производить про­ катку заданной детали, вычисления выполняют для каж­ дого вида оборудования. А так как постоянные, входящие в выражение (ПО) для определения критерия оптималь­ ности, в значительной степени зависят от типа оборудо­ вания, по максимальному значению критерия оптималь­ ности нетрудно определить и целесообразное оборудова­ ние.

С увеличением точности прокатываемой заготовки возрастает и себестоимость ее получения. Но при этом могут быть ликвидированы операции последующей меха­ нической обработки. Предложенный метод расчета позво­ ляет находить наиболее целесообразное сочетание точно­ сти заготовки с последующей механической обработкой.

Несомненно, что предложенный здесь метод расчета из-за трудоемкости может быть реализован только с ис­ пользованием современных средств вычислительной тех­ ники. Но он имеет и ряд преимуществ по сравнению с ранее описанными в литературе методами [5, 35]. Он поз­ воляет находить вариант технологического процесса с минимальной себестоимостью, найденный технологиче­ ский процесс гарантирован от вскрытия полости, при этом представляется возможным заранее задавать точ­ ность получаемой детали. Недостатком предложенного метода является ограничение возможностей творческого подхода при разработке технологического процесса, например, учет вновь сделанных изобретений может осуществляться только за счет изменения программы вычисления.

Особо нужно отметить универсальность данного ме­ тода. Он применяется не только для расчета технологиче­ ского процесса деталей, состоящих из цилиндрических поверхностей, по также для деталей произвольной конфи­ гурации, так как сложные поверхности вращения (сфери­ ческие, конусные и др.) могут быть условно заменены несколькими цилиндрическими поверхностями. Погреш­ ность подобной замены зависит от количества цилиндри­ ческих элементов, на которые разделен участок детали со сложной поверхностью.

108

3. Особенности конструирования, наладки и эксплуатации инструмента

Для обеспечения высокой точности получаемых кли­ новой прокаткой деталей необходимо соблюдать жесткие требования к относительному перемещению инструмен­ тов, а точность изготовления инструмента должна быть на порядок выше точности получаемых изделий. Так как размеры инструмента значительно превосходят размеры изделия, то к инструменту и перемещению рабочих орга­ нов оборудования предъявляются самые высокие требо­ вания.

Обычно получение высокоточного инструмента осуще­ ствляется за счет изготовления его сборным из отдельных секций с возможностью некоторой регулировки [59, 60]. Конструкция крепления секций инструмента должна до­ пускать поперечные его перемещения с тем, чтобы была возможность точно выставить калибры инструмента один против другого. Невыполнение этого условия приводит к искажению линейных размеров изделия: выпуклые части профиля детали уменьшаются, вогнутые увеличиваются. Продольная ось инструмента должна быть точно выстав­ лена параллельно направлению движения. Невыполнение этого условия аналогичным образом изменяет линейные размеры и вызывает характерный вид брака — «зарезание» поверхностей, перпендикулярных оси детали.

Несомненно, что сложно абсолютно точно выставить инструмент в указанных направлениях, 'поэтому для устранения дефектов на одном инструменте размеры по ширине изготавливают по номиналу, а на другом выпук­ лые части делают уже, а вогнутые — шире на 0,1—0,2 мм.

Калибрующая плоскость инструмента также должна быть параллельна направлению движения инструментов, в противном случае вместо цилиндрических на заготовке начнут образовываться конические поверхности, и в слу­ чае, когда при перемещении инструментов расстояние между их калибрующими плоскостями уменьшается, значительно повысится вероятность осевого разрушения металла. Последнее вызвано тем, что между калибрую­ щими поверхностями при этом происходит обычная по­ перечная прокатка, вызывающая прирост деформации на оси заготовки.

Когда оборудование и конструкция инструмента не допускают подобных регулировок (как правило, при про­

109

катке по схеме валок — валок), точность получаемых деталей снижается.

Чаще всего в процессе эксплуатации применяется ре­ гулировка расстояния между инструментами так назы­ ваемой закрытой высоты. При помощи данной регулиров­ ки устанавливается номинальный диаметр получаемой детали. Она предусмотрена во всех видах оборудования.

Рис 35. Устройство для высокоточной клиновой прокатки

Наиболее сложно ее осуществить при схеме валок — сег­ мент, так как точная регулировка должна предусматри­ вать изменение диаметра валка или радиуса сегмента.

Для повышения точности очень перспективно исполь­ зовать плоскую схему прокатки с одним подвижным ин­ струментом. Если на неподвижной плите последние ка­ либрующие секции (1) установить с возможностью изме­ нения закрытой высоты (рис. 35), а высоту регулировать в зависимости от температуры нагрева заготовки, то точ­ ность получаемых деталей может быть значительно повы­ шена. Температуру нагрева можно определять косвенно: измерением, например, распорного усилия в первоначаль­ ной стадии прокатки.

Устойчивое протекание процесса прокатки без про­ скальзывания во многом зависит от относительного поло­ жения заготовки и клиньев в первоначальный момент прокатки; инструмент должен одновременно и на одина­ ковую глубину внедриться в заготовку. Глубина внедре­ ния при прокатке по схеме валок — валок устанавливает­ ся холостыми частями инструмента перед клиньями, а при плоской — регулировкой положения желоба, на

НО

который помещается заготовка перед прокаткой. Одно­ временность захвата обоими клиньями при прокатке по схеме валок — валок осуществляется за счет относи­ тельного поворота одного из валков "вокруг его оси; при прокатке по плоской схеме и схеме валок — сегмент это условие выполняется самопроизвольно. Отсутствие на­ правляющих линеек в двух последних схемах прокатки, которое является в общем положительным качеством, может привести в начальный момент прокатки к смеще­ нию продольной оси заготовки от перпендикулярного положения к продольной оси клиньев, особенно в случае, когда последние внедряются в заготовку только в одном месте. Для устранения указанного недостатка по обе сто­ роны рабочего инструмента следует располагать техноло­ гические клинья ограниченной длины, которые, внедряясь в заготовку одновременно с рабочим клином и прокаты­ вая ее с незначительной степенью обжатия, точно выста­ вят продольную ось заготовки.

Положение заготовки вдоль ее оси относительно ин­ струмента перед прокаткой устанавливается за счет по­ дачи заготовки до жесткого упора. Исключение составля­ ет случай прокатки в винтовых калибрах, или прокатка по схеме валок — валок, когда часть профиля выполняет­ ся в виде винтовых калибров [61]. Прокатка при этом осуществляется от прутка, прокатанная деталь обрезает­ ся, и за счет винтовой части клина пруток перемещается на необходимую длину, после чего цикл прокатки вновь повторяется.

После процесса прокатки деталь особенно с поверх­ ностями, перпендикулярными оси, может застревать на одном из клиньев. Для гарантированного ее удаления, а также для автоматизации этого процесса применяются специальные устройства [62]. При прокатке по схемам валок — сегмент и плоской позади каждого клина уста­ навливают стоечные съемники 2, 3 (рис. 35). При схеме валок — валок их роль обычно выполняют направляю­ щие линейки, а для автоматического удаления деталей позади одного из клиньев на валке делают продольный паз [63].

При конструировании инструмента, с одной стороны, желательно стремится к уменьшению размеров секции, так как это позволяет качественнее произвести их термо­ обработку. С другой стороны, уменьшение размеров сек-

111