8. Акаро В. Л. Контактное трение и изнашивание микрорельефа гравюр кузнечных штампов // Кузнечно-штамповочное произ-

водство, 1989,- №8,- С.13-16.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.09

Е.В.Смоленцев, В.Л. Мозгалин

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ

Рассматривается проблема поиска оптимальных решений при разработке технологических процессов с использованием комбинированных методов формообразования поверхностного слоя

При разработке конструкции, проектировании технологических процессов изготовления и сборки изделий, их эксплуатации возможны многочисленные варианты решения поставленных задач [1]. Поэтому необходимо найти единственный вариант, наиболее полно отвечающий требуемым техническим и экономическим показателям объекта исследований. Исследование проводилось по гранту Президента РФ для поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук МК-283.2010.8

Разработка комбинированных технологических процессов связана с изыскательскими, проектно-конструкторскими, внедренческими работами, что требует значительных материальных затрат [2]. Поэтому заказчики заинтересованы получить наибольшую отдачу в форме высоких технологических показателей КМО. Однако, разработчики в состоянии реализовать только те физические воздействия, которые достаточно полно исследованы. Возникает рассогласование между потребностями заказчика и возможностями проектанта КМО.

Оптимизация возможных решений обычно проводится путем перебора известных рациональных вариантов и оценки их результативности экспертами или автоматически с помощью вычислительной техники. Длительность нахождения рабочего варианта решения зависит от квалификации исполнителей, полноты исходной информации, уровня программного обеспечения используемой вычислительной техники. В ряде случаев время, затраченное для принятия

27

решения, может превысить допустимые пределы, что приведет к возникновению аварийных ситуаций (например, при испытании двигателей). Ускорение принятия рациональных решений снизит сроки создания новых изделий. Можно достаточно быстро найти достоверное решение при оценке возможных вариантов по одному параметру. При решении этой задачи обычно оценивается несколько показателей (технических, экономических, организационных и др.) с использованием вычислительной техники, но это требует больших затрат машинного времени и приводит к получению нескольких возможных решений. Последующая оценка результатов экспертами дает возможность выбрать единственное рациональное мнение, но при наличии высококвалифицированных специалистов, согласных на длительный цикл обоснования вариантов.

Существует возможность использования балльной системы оценки возможных вариантов решения с использование вычислительной техники, где критерием достижения требуемого уровня служит получение вероятности наилучшего результата (не ниже 95%). Такая система дала положительные результаты на всех этапах жизненного цикла изделий при использовании независимых параметров исследуемых процессов.

Если воздействующие на процесс факторы связаны между собой, то оценка их взаимного влияния требует длительных исследований и не всегда возможна. За время, необходимое для принятия рациональных решений, могут измениться условия протекания процессов и полученные сведения становятся ненужными.

Для получения рациональных решений при многопараметрической оптимизации с взаимосвязанными параметрами авторы использовали положения теории делового конфликта, которая с помощью вычислительной техники позволяет быстро проанализировать возможные варианты решений и сформировать так называемое "ядро конфликта", в котором остается одно или несколько вариантов, наиболее полно учитывающих введенную исходную информацию и взаимное влияние факторов, влияющих на процесс. Оптимизация вариантов происходит достаточно быстро, что дает возможность эксперту (или экспертам) выбрать рациональное решение за минимальное время.

При использовании теории делового конфликта начальные сведения закладываются в исходных данных, где дается достоверная и полная информация о возможных причинах дефектов. На этапе

28

создания нового объекта в исходных данных возможны значительные противоречия, так как практически отсутствует статистика по изучаемому вопросу или реализация решения требует чрезмерно больших материальных затрат. Иногда возникает необходимость в длительных исследованиях процесса на макетах, образцах, что нарушает плановые сроки выпуска изделия. Возможности получения обоснованного решения может мешать недостаточная квалификация экспертов, слабая материальная база. Большинство входящих факторов может учитываться в качестве граничных условий при поиске ядра конфликта.

Литература

1.Электрохимические и электрофизические методы обработки /Под ред. В.П. Смоленцева: в 2т. – М.: Выс. шк., 1983. 346с.

2.Смоленцев Е.В. Проектирование электрических и комбинированных методов обработки. М. Машиностроение. 2005. 511 с.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.735.34.001.24

Е.А. Балаганская, Ю.А. Цеханов, Е.К. Лахина

КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ТОЛСТОСТЕННЫХ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК ПРИ ПОВЕРХНОСТНО ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ

Приведены результаты исследований, выполненных авторами, по пластическому деформированию толстостенных трубных заготовок

К поверхностно пластическому деформированию сводятся многие виды обработки: редуцирование, обкатка, выглаживание, деформирующее протягивание с малыми натягами и др.

Закономерности ППД исследовались при деформирующем протягивании толстостенных заготовок с малыми натягами.

Деформирующее протягивание толстостенных труб является многоступенчатым и осуществляется с малыми натягами /1/. Инст-

29

румент, применяемый для выполнения данной операции, работает в чрезвычайно жестких условиях (высокие контактные давления). Вследствие того, что обработка толстостенных деталей производится, как правило, с малыми натягами, исследовать экспериментально характер распределения контактных давлений не представляется возможным.

Деформированное состояние в контактной зоне можно считать плоским /2/. Если в пластической области деформируемой заготовки известно распределение интенсивности напряжений σo по

глубине, то задача становится статически определимой /3/. Как показано в работе /2/, уже после третьего цикла деформирующего протягивания параметры упрочнения заготовки меняются практически лишь по глубине поверхностного слоя, практически не меняясь вдоль оси заготовки.

Поставленная задача решалась методом линий скольжения, исследовано напряженное состояние в контактной зоне при поверхностно пластическом деформировании толстостенных заготовок с неравномерным распределением интенсивности напряжений по глубине упрочненного поверхностного слоя.

Получено аналитическое решение данной задачи. Например, выражение для контактного давления по поверх-

ности инструмента имеет вид:

σп = −2,33axk3 −3,07bxk2 − 4cxk − 4,14d .

Решение этой задачи позволило получить картину напряженного состояния материала в контактной зоне. Результаты представлены на рисунке. На нем показаны изолинии относительного

b =0,23472, c = -0,69305, d=1, что примерно соответствует 5-му циклу деформирования (последовательному прохождению 5-го деформирующего элемента).

Как видно из полученного решения, переменное по глубине упрочнение поверхностного слоя приводит к тому, что максимум контактных давлений на инструмент находится в начальной точке

30

контакта, а затем по ширине контакта уменьшается. Следует подчеркнуть, что данная закономерность проявляется лишь при обработке с малыми натягами заготовок с бесконечной толщиной стенки, когда деформацию в приконтактной области можно считать плоской. Такие же закономерности изменения нормальных контактных давлений отмечены в работах /4, 5/.

Для более тонкостенных заготовок, наоборот, нормальные контактные давления увеличиваются от начала к концу зоны контак-

та /6/.

контакт

=1

Рис. Напряженное состояние в контактной зоне, рассчитанное для случая kmax kmin = 2

Деформированное состояние в контактной зоне исследовали экспериментально методом делительных сеток /2/. Установлено, что в контактной зоне не зависит от обрабатываемого материала и числа циклов деформирования, а также от величины натяга и определяется лишь геометрией рабочей части деформирующего инструмента. Наиболее интенсивно накопление интенсивности деформаций про-

31

исходит в самом начале контакта. Перед инструментом величина коэффициента жесткости напряженного состояния составляет η=−1,73 , что соответствует сжатию в условиях сильного объемного

сжатия, это благоприятно с точки зрения обеспечения высокой пластичности материала заготовки. Максимальное обьемное сжатие наблюдается в самом начале контакта, где η=−7,16 .

Расчеты показали, что на участке под контактной поверхностью из-за высокой степени сжатия в начале контактной зоны и малой интенсивности деформаций в ее конце, накопления дефектов практически не происходит. Практически весь рост ресурса использованной пластичности Ψ происходит перед инструментом при постоянном значении η =−1,73 .

Экспериментальное исследование поверхностного слоя при деформирующем протягивании /1/ подтверждает, что разрушение начинается с образования поверхностных микротрещин с последующим разрушением поверхности - «шелушением».

Данный метод позволяет оценить пластичность слоев, лежащих глубже первичного слоя текстуры, возникающей из-за сжатия микронеровностей, и практически может представлять интерес при определении толщины слоя, удаляемого при черновых операциях и имеющего недопустимо-малый ресурс остаточной пластичности. На основании выполненных исследований механики деформированного поверхностного слоя изучены основные законы его напряженного состояния и предложен способ оценки пластичности поверхности, обработанной многоцикловым деформирующим протягиванием.

Таким образом, установлено, что при многоцикловом деформирующем протягивании толстостенных заготовок неравномерное по глубине упрочнение поверхностного слоя приводит к неравномерному распределению контактных давлений, а контактное давление уменьшается от начала к концу зоны контакта, и основной рост ресурса использованной пластичности происходит перед инструментом при постоянном коэффициенте жесткости η =−1,73 ;

Литература

1. Розенберг О. А. Механика взаимодействия инструмента с изделием при деформирующем протягивании. – Киев: Наукова дум-

ка, 1981.- 288 с.

32