А. С. Ямников, О. И. Борискин, О. А. Ямникова, И. А. Матвеев

ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет», Тула, Россия:
А. С. Ямников, докт. техн. наук, профессор кафедры технологии машиностроения (ТМС)
О. И. Борискин, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой инструментальных и метрологических систем, директор Политехнического университета ТулГУ

О. А. Ямникова, докт. техн. наук, профессор кафедры ТМС

И. А. Матвеев, инженер, аспирант кафедры ТМС, эл. почта: ivan_matveev@list.ru

Определены причины низкого качества деталей, изготавливаемых из заготовок, полученных штамповкой из листа, а также обоснована технология, способная повысить точность до требуемого уровня. В машиностроении для изготовления исходных заготовок деталей типа трубы с дном или без него в массовом производстве часто используют листовой прокат, из которого вырубают кружки с последующими операциями свертки и вытяжки в штампах глубокой вытяжки на прессовом оборудовании. Данная технология отличается высокой производительностью и низкой себестоимостью вследствие высокой скорости деформации листовой заготовки на прессовом оборудовании и низкой стоимости листового проката. Однако данным экономическим преимуществам описанной технологии сопутствуют большие значения технологических погрешностей как штампованной заготовки, так и деталей типа трубы, изготовленных из этих заготовок обработкой базовых и стыковых поверхностей на металлорежущих станках. Статистическими методами установлено, что в некоторых случаях выход за поле допуска достигает до 30 % общего количества деталей в партии. Это объясняется неоднородностью свойств материала заготовки в поперечном сечении, так как значение ударной вязкости листового проката в продольном направлении в 2 раза больше, чем в поперечном. Новым решением, предлагаемым в работе, является получение заготовки изделия под механическую обработку по комбинированной технологии, включающей использование в качестве исходной заготовки горячекатаной толстостенной трубы с последующими операциями отрезки, предварительной механической обработки наружной и внутренней цилиндрических поверхностей, подрезкой торцов и ротационного выдавливания и вытяжки. Практическая польза новой технологии заключается в том, что вследствие однородности свойств материала заготовки в ее поперечном сечении обеспечивается повышенная точность прямолинейности стенок и оси получающейся заготовки. Полученные свойства в значительной степени копируются в готовом изделии, что обеспечивает почти двукратный запас точности и открывает перспективы для дальнейшего повышения эффективности работы изделий.

Результаты исследования опубликованы при финансовой поддержке ТулГУ в рамках научного проекта № 2017-13ПУБЛ.

Листовой прокат, горячекатаная труба, тонкостенные осесимметричные оболочки, технологическая наследственность, копирование погрешностей, точность изделия, математическая статистика

1. Чуприков А. О., Иванов В. В., Ямников А. С. Обеспечение точности изготовления резьбовых полузамков на тонкостенных сварных корпусах : монография. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2014. — 137 с.
2. Ямников А. С., Чуприков А. О., Матвеев И. А. Обеспечение точности изготовления тонкостенных осесимметричных корпусов сложного профиля: монография. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2017. — 208 с.
3. Илюхин А. Ю., Илюхина О. В. Обеспечение выступания обработанной цилиндрической поверхности над телом заготовки // Известия ТулГУ. Технология машиностроения. Вып. 1. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2004. С. 23–29.

4. Mellor P. B., Parmar A. Plasticity Analysis of Sheet Metal Forming // Mech. Sheet Metal Forming Mater. Behav. and Deformation Anal. Proc. Symp. Warren, Mich. New York — London. 1977. P. 53–74.
5. Wu M. C., Yeh W. C. Some Considerations in the Endochronic Description of Anisotropie Hardening // Acta Mechanica. 1987. 69. № 1. P. 59–76.
6. Wu M. C., Hong H. K., Shiao Y. P. Anisotropie plasticity with application to sheet metals // International Journal of Mechanical Sciences. 1999. Vol. 41, No. 6. P. 703–724.
7. Jacov H., Gorries E. Rollentconstruckzion für Fliebdrücken Kreisyzlindyischer Höhlkörper // Fertigungstechnik und Betrieb. 1965. Bd. 15. S. 279–283.
8. Kugultinov S. Р., Khisamutdinov R. М., Khisamutdinov М. R. Tool Creation and Operation System Development for Large Engineering Enterprises // World Applied Sciences Journ. (WoS). 2014. No. 30(5). P. 588–591.
9. Трегубов В. И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании : монография. — Тула : Изд-во ТулГУ, 2002. — 148 с.
10. Трегубов В. И., Яковлев С. С. и др. Инновационные технологические процессы ротационной вытяжки сложнопрофильных осесимметричных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 11. С. 9–16.
11. Яковлев С. С., Трегубов В. И., Пилипенко О. В. и др. Ротационная вытяжка осесимметричных оболочек из анизотропных материалов с разделением очага деформации // Вестник машиностроения. 2015. № 1. С. 73–78.
12. Дальский А. М. Технологическая наследственность в сборочном производстве. — М. : Машиностроение, 1978. — 45 с.
13. МИ 199–79. Методика установления вида математической модели распределения погрешностей. — М. : Изд-во стандартов, 1981. — 16 с.
14. Громыко Г. Л. Теория статистики. — М. : Инфра-М, 2001. — 160 с.
15. Поллард Дж. Справочник по вычислительным методам статистики / пер. с англ. В. С. Занадворова. под ред. с предисл. Е. М. Четыркина. — М. : Финансы и статистика, 1982. — 344 с.
16. Ямников А. С., Матвеев И. А. Статистический анализ точности механической обработки протяженных деталей из штампованной заготовки типа «стакан» // Известия ТулГУ. Технические науки, 2015. Вып. 5. Ч. 2. С. 121–126.
17. Патент РФ 2295416 на изобретение, МПК⁸ C 21 D 8/10, C 21 D 8/10. Способ изготовления осесимметричных корпусов (RU 2295416) / Н. А. Макаровец, В. И. Трегубов, В. А. Корольков и др. Владельцы патента: Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственное научно-производственное предприятие «Сплав» (RU) ; заявл. 27.06.2005 ; опубл. 20.03.2007.
18. Трегубов В. И., Ларина М. В., Яковлев С. С. Влияние технологических параметров ротационной вытяжки на геометрические показатели качества цилиндрических деталей // Вестник машиностроения. 2005. № 3. С. 68–71.
19. Матвеев И. А. Прогнозирование точностных параметров сложных изделий в программной среде Statistica // Известия ТулГУ. Технические науки. 2017. № 8. Ч. 1. C. 232–238.
20. Маталин А. А. Технология машиностроения : учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты». — СПб. : Лань, 2008. — 512 с.

русский