Проєктування в середовищі CAD системи конструкції спеціального пристосування для кріплення заготовок з 4-х сторін
Автор: Трухан Олег Петрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Кування це виробничий процес, що відноситься до технологій формування, що відноситься до найдавніших способів обробки металів. Під дією інструментів відповідної форми в формованому матеріалі відбуваються пластичні деформації, що призводять до досягнення необхідної форми виробу без порушення зчеплення. Незважаючи на тривале використання цієї технології формування в сучасних технологіях кування все ще перспективний процес, який складно замінити. Переваги використання кування полягають насамперед у дуже ефективному використанні матеріалу та високій продуктивності. Застосовується як для грубої обробки важких виливків, так і для виготовлення дрібних деталей машин. Досягнення відносно точних розмірів поковок скорочує обсяг необхідних операцій механічної обробки. Формування загалом покращує механічні властивості виливків. Стрімкий розвиток технологій та все зростаючі вимоги до якості продукції її точності у поєднанні із потребою раціонального використання ресурсів та зменшенням шкідливого впливу на навколишнє середовище ставить цілий комплекс складних завдань перед українською металургією для збереження конкурентоздатності. Також, постійно розробляються та використовуються нові матеріали із суттєво покращеними механічними властивостями. Платою за це є ускладнення процесу формування. Метою даного дослідження є розроблення пристосування, що дозволить проводити кування із чотирьох сторін. Це дозволить підвищити продуктивність процесу та забезпечить полегшення обробки важко деформованих матеріалів. Об’єкт дослідження: пристосування, що використовує клини для передачі навантаження на бічні ковадла для гарячого кування. Предмет дослідження: геометричні, кінематичні та силові параметри пристосування для кування фасонної деталі з чотирьох сторін. Мета роботи – конструювання пристосування для гарячого кування шляхом дії чотирьох кувалд на поковку. Перша частина роботи зосереджена на поясненні основних понять та визначень, пов’язаних з формуванням, куванням та технологією радіального кування. Проведено детальний аналіз особливостей процесу радіального кування, розглянуто типи приводів радіально-кувальних машин та їх основні параметри. Проаналізовано будову радіально-кувальних пристроїв, що монтуються в робочу зону гідравлічних пресів. Саме ці пристрої є дешевою альтернативою складним та вартісним машинам радіального кування. Друга частина роботи присвячена конструктивному розрахунку пристосування для кування фасонної деталі з чотирьох сторін. Розглянуто чотири проектні варіанти та проведено аналітичні розрахунки для визначення приблизних розмірів. Невеликий розмір робочого простору гідравлічного преса ставить жорсткі обмеження до габаритних розмірів проектованого пристосування. Обґрунтований варіант пристосування, що використовує клини для передачі навантаження на бічні ковадла. В третій частині роботи проведено моделювання із використанням методу скінчених елементів. Результати аналізу скінчених елементів показують напруження в окремих частинах та їх деформації. Матеріал CSN 16 343, обраний для виробництва клина, має нормальну межу текучості 635 МПа. Крім того, клин буде вдосконалений для отримання кращих механічних властивостей, тому можна очікувати, що він досягне коефіцієнта запасу 1,4. Матеріал CSN 12 050 буде використовуватися для виробництва основних корпусів, які будуть досягати межі текучості близько 400 МПа. Значення максимальних напружень в обох частинах корпусу відносно високі. Однак вони не перевищують межі текучості. Розрахунок імітує критичні навантаження, які в реальних умовах експлуатації не виникають. З метою оцінки отриманого проектного рішення з економічної сторони, в магістерській роботі проведено планування виконання магістерської роботи та низку відповідних розрахунків: витрат на її виконання, експлуатаційних витрат для отриманого проектного рішення, визначення ціни споживання проектного рішення. За розрахунками, термін розробки та впровадження проектного рішення складатиме 90 днів, за витрат на розробку і впровадження проектного рішення – 42332,21 грн. Дане проектне рішення можна буде використовувати 5 років. Сума річних експлуатаційних витрат на проектне рішення дорівнюватиме 38905,00 грн./рік, денна ціна споживання проектного рішення для організації-розробника складе 144,19 грн., для організації-покупця 146,31 грн. Ключові слова: гаряче кування, Autodesk Inventor, метод скінчених елементів, коефіцієнт запасу міцності, гідравлічний прес, максимальне напруження, ковадла.