6156

Методы расчета инструмента для прессования металлов

Книга

Производство и промышленные технологии

Дано описание и приведены методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных гидравлических прессов. Методика расчета каждой детали ...

Русский

2012-12-29

879.5 KB

145 чел.

Дано описание и приведены методики расчета инструмента для прессования металлов и сплавов. Изложены современные методы расчета прочности основных деталей инструментальной наладки горизонтальных гидравлических прессов. Методика расчета каждой детали иллюстрируется примером, в том числе с применением ПЭВМ. Пособие предназначено для студентов всех форм обучения специальности 110600 – Обработка металлов давлением и специальности 120400 – Машины и технология обработки металлов давлением.


1. ВВЕДЕНИЕ

Производительность прессовых установок, качество и себестоимость готовых изделий в значительной степени зависят от работоспособности применяемого инструмента, стоимость которого составляет до 25 % стоимости передела прессового цеха. Работоспособность инструмента определяется его конструкцией, прочностными характеристиками, свойствами инструментальных материалов, температурно-силовыми условиями эксплуатации и качеством его изготовления.

Комплект прессового инструмента включает основной (контейнеры, пресс-штемпели, пресс-шайбы, иглы, матрицы, иглодержатели, матрицедержатели) и вспомогательный инструмент (переходные патроны, подкладочные кольца, прижимные устройства и др.). Схемы сборки основного прессового инструмента горизонтального гидравлического пресса приведены на рис. 1.1.

Материал прессового инструмента должен обладать следующими свойствами [1]:

- жаропрочностью - способностью сохранять прочностные и пластические характеристики при температурах обработки;

- жаростойкостью - сопротивлением окислению при длительных нагревах;

- разгаростойкостью - способностью выдерживать многократные смены интенсивного нагрева и охлаждения;

- износостойкостью - стойкостью против истирания;

- малым коэффициентом теплового расширения для сохранения постоянных размеров при нагреве и охлаждении;

- высокой теплопроводностью для быстрого отвода тепла во избежание перегрева.

Комплекс перечисленных свойств, которыми должен обладать прессовый инструмент, достигается применением при его изготовлении жаропрочных сталей аустенитного и мартенситного классов, легированных хромом, вольфрамом, никелем, молибденом; специальных жаропрочных сплавов на основе никеля и кобальта, содержащих вольфрам, хром, молибден, титан, алюминий; твердых сплавов и минералокерамических материалов (см. табл. П 1 и П 2).

При проектировании и эксплуатации прессов необходимо грамотно рассчитывать прессовый инструмент. Обычно размеры инструмента предварительно определяют по эмпирическим соотношениям, обобщающим опыт прессового машиностроения [1-5],  или  размерам инструмента типовых прессов (см. табл. П 3), а затем делают поверочные расчеты на прочность, по результатам которых корректируют принятые конструктивно размеры. В настоящей работе представлены методика и примеры  поверочных расчетов основного инструмента горизонтальных гидравлических прессов при заданных размерах и действующих на них нагрузках.

2. МЕТОДИКА ПОВЕРОЧНЫХ РАСЧЕТОВ

В общем случае поверочные расчеты инструмента проводят в следующем порядке:

- составляют схему его нагружения заданными внешними силами;

- рассчитывают величину напряжений, возникающих в опасных сечениях;

- по справочным данным определяют временное сопротивление (предел прочности) или условный предел текучести материала, из которого изготовлен инструмент;

- проверяют выполнение условия прочности, которое может иметь две формулировки:

1. Расчетные напряжения должны быть не больше допускаемых:

,        или      ,                   (2.1)

где  и  - расчетные нормальные и касательные напряжения соответственно;  и  - допускаемые нормальные и касательные напряжения;  и - предел прочности материала по нормальным и касательным напряжениям;  - условный предел текучести материала;  - допустимый коэффициент запаса прочности.

2. Расчетный коэффициент запаса прочности n должен превышать допустимое значение :

,     или      .                       (2.2)

Допустимое значение коэффициента запаса прочности выбирается в зависимости от вида инструмента.

  1.  РАСЧЕТ КОНТЕЙНЕРА

Контейнер пресса служит для приема слитков, нагретых до температуры прессования; он воспринимает во время прессования давление, необходимое для деформации слитка и получения изделия заданного профиля. Контейнер - один из наиболее нагруженных узлов инструментальной наладки пресса. Поэтому его прочность обусловливает температурно-скоростные условия процесса, лимитирует величины коэффициентов вытяжки и размеры слитка.

Основной тип контейнеров горизонтальных гидравлических прессов - это сборные (многослойные) конструкции из двух - четырех (до шести) втулок, посаженных друг на друга с соответствующим натягом. Такая конструкция контейнера обладает следующими преимуществами по сравнению с монолитной (однослойной):

  1.  Сборная конструкция позволяет при износе заменять только внутреннюю рабочую втулку, а остальную часть контейнера длительно эксплуатировать без замены.
  2.  Применение многослойной конструкции с предварительным натягом втулок выравнивает распределение напряжений по толщине контейнера, возникающих в процессе прессования, тем самым повышая его прочность и рациональное использование материала втулок.

Расчет многослойного контейнера на прочность сводится к определению эквивалентных напряжений, возникающих на поверхностях сопряжения втулок при его эксплуатации, и оценке условия прочности в виде (2.1) или (2.2).

Исходными данными для расчета контейнера при прессовании из круглых слитков являются:

- максимальное усилие прессование  при работе с данным контейнером;

- количество втулок контейнера ;

- марки стали, из которой изготовлены втулки и их механические свойства;

- внутренний диаметр рабочей втулки  и наружный диаметр контейнера , диаметры сопряжения втулок , ,...,  (см. рис. 3.1), значения которых принимают в соответствии с технической характеристикой пресса. При проектировании нового контейнера наружные диаметры втулок могут быть выбраны по эмпирической зависимости

,                                                  (3.1)

где i - номер втулки контейнера;- наружный диаметр i-й втулки; a, b, c и e - числовые коэффициенты (см. 3.1).

Рис. 3.1. К расчету многослойного круглого контейнера

Таблица 3.1

Коэффициенты для ориентировочного определения диаметров втулок

контейнера

i

а

b

c

e

i

a

b

c

e

1

45

-

-

-

3

2

22.5

33.5

-

2

3

5

-

-

4

1.81.9

1.81.9

2.0

2.0

Расчет ведут в следующем порядке.

1. Определяют давлением металла при прессовании  (см. рис. 3.1) на внутреннюю поверхность контейнера по формуле

,                                          (3.2)

где меньшее значение числового коэффициента относится к плохо прессуемым материалам [2].

  1.  Выбирают величину натягов для скрепления втулок. Наиболее распространена сборка изнутри, когда на внутреннюю втулку с определенным натягом надевают внешнюю, затем на блок из внутренних втулок, рассматриваемых как одну, напрессовывают следующую и т. д. В этом случае абсолютный натяг =- - это превышение наружного диаметра внутренней втулки  внутреннего диаметра наружной втулки  (см. рис. 3.2). В расчетах удобнее пользоваться величиной относительного натяга , где  - диаметр сопряжения втулок. Для обеспечения сборки с натягом между втулками создают разность  температур ,  которая с  учетом  получения  гарантированного  зазора

Рис. 3.2. К определению понятия

натяга

натяг несколько уменьшать с увеличением диаметра сопряжения.

3. Рассчитывают контактные давления на поверхностях сопряжения внутренней и наружной втулок после их горячей сборки. Эти давления  (i=1,2,3,...,n-1) определяются зависимостью

,                     (3.4)

где  и  - модули упругости материала внутренней i и наружной i+1 втулок,  которые  с  достаточной  точностью  можно  принимать  =2,15105 МПа; - внутренний диаметр внутренней втулки;  - диаметр сопряжения i-й и i+1-й втулок;  - наружный диаметр внешней втулки. При этом все ранее собранные втулки рассматривают как одну сплошную.

  1.  Определяют напряжения на поверхностях втулок скрепленного контейнера. Под действием давлений  и  в каждом элементарном объеме многослойного контейнера возникают сжимающие радиальные  и растягивающие тангенциальные  напряжения (см. рис. 3.1), а также продольные сжимающие напряжения, величиной которых пренебрегают. Напряжения  и  в каждой точке контейнера определяют по формулам Ляме [3]:

                             (3.5)

                              (3.6)

где  - диаметр точки контейнера, в которой определяются напряжения;  и  - соответственно внутреннее и наружное давления на втулку с внутренним диаметром  и наружным диаметром . Для каждой i-й втулки внутренними давлениями являются давление металла  и давления натягов , ,... при сборке всех внутренних втулок, относительно i-й втулки; внешними - давления натяга , ,... всех собранных внешних втулок. Например, для второй втулки контейнера (см. рис. 3.1) внутренние давления -  и , а внешние -  и .

При расчете   и  используют принцип суперпозиции (суммирования) напряжений.

Сначала для каждого диаметра  сопряжения втулок определяют суммарные тангенциальные  и радиальные  напряжения от действия каждого i-го внутреннего давления  при условии, что все наружные давления на втулку отсутствуют (=0). В этом случае формулы (3.5) и (3.6) имеют вид:

                                       (3.7)

                                       (3.8)

где  - наружный диаметр контейнера;  величина i-го внутреннего давления, действующего на диаметре .

Затем для каждого диаметра  определяют суммарные тангенциальные  и радиальные  напряжения от действия всех наружных давлений  при условии, что все внутренние давления  =0. При этом из (3.5) и (3.6) следует:

                                       (3.9)

                                     (3.10)

где  - внутренний диаметр контейнера; - величина j-го наружного давления, действующего на диаметре .

Следует помнить, что при расчете напряжений по формулам (3.7)-(3.10) на любом диаметре скрепления втулок контейнера все внутренние и внешние втулки рассматривают как целые, монолитные.

Результирующие тангенциальные  и радиальные  напряжения рассчитывают алгебраическим суммированием напряжений, найденных соответственно по формулам (3.7) и (3.9), (3.8) и (3.10):

 и  .                           (3.11).

Эквивалентные напряжения на поверхности сопряжения втулок определяют по четвертой (энергетической) теории прочности для плоского напряженного состояния [2]:

.                                   (3.12)

После определения эквивалентных напряжений на всех диаметрах многослойного контейнера их максимальную величину  для каждой втулки сравнивают с условным пределом текучести стали, из которой изготовлена втулка, при рабочей температуре контейнера [2], определяя коэффициент запаса прочности для каждой i-й втулки

Рис. 3.3. Эпюра эквивалентных

напряжений в многослойном

контейнере

 

Рис. 3.4. Многослойный контейнер горизонталь-

ного гидравлического пресса усилием 200 МН

Рассчитываем давление металла на внутреннюю поверхность контейнера по формуле (3.2 ):

Примем  МПа.

Выбираем величину относительных натягов для скрепления втулок:  внутренней и средней ; - средней и внешней      .

Определяем температуру нагрева втулок для обеспечения сборки с выбранными натягами и гарантированным зазором между ними по формуле (3.3) при коэффициенте температурного расширения =12.510-6 1/град:

- температура нагрева средней втулки для посадки ее на внутреннюю втулку

;

- температура нагрева внешней втулки для посадки ее на блок скрепленных внутренней и средней втулок

.

Видно, что расчетные значения температуры нагрева втулок не превышают предельных значений - 500-550 0С.

Рассчитаем контактные давления на поверхностях сопряжения втулок после их горячей сборки по формуле (3.4), приняв модуль упругости материала всех втулок одинаковым, равным 2.15105 МПа:

- при посадке  средней  втулки  на  внутреннюю  (i=1, 0.8 м, 2.24 м, 1.46 м)

 МПа;

- при посадке внешней втулки на блок из скрепленных внутренней и средней втулок  (i=2, 0.8 м, 3.05 м, 2.24 м)

 МПа.

Рассчитываем напряжения на поверхностях каждой втулки скрепленного контейнера по формулам (3.7) - (3.10).

1. Внутренняя втулка ( i=1, j=2 )

1.1. Внутренняя поверхность при =0.8 м.

1.1.1. Напряжения от действия внутреннего давления  (=3.05 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

.

1.1.2. Напряжения от действия наружных давлений  и  (=1.46 м, =2.24 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.9)

,

- радиальные по формуле (3.10)

.

1.1.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

1.2. Внешняя поверхность при =1.46 м.

1.2.1. Напряжения от действия внутреннего давления  (=3.05 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

.

1.2.2. Напряжения от действия наружных давлений  и  (=1.46 м, =2.24 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.9)

,

- радиальные по формуле (3.10)

.

1.2.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

2. Промежуточная втулка ( i=2, j=1 )

2.1. Внутренняя поверхность при =1.46 м.

2.1.1. Напряжения от действия внутренних давлений  и (=3.05 м, =0.8 м, =1.46 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

.

2.1.2. Напряжения от действия наружного давления  (=2.24 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.9)

,

- радиальные по формуле (3.10)

.

2.1.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

2.2. Внешняя поверхность при =2.24 м.

2.2.1. Напряжения от действия внутренних давлений  и (=3.05 м, =0.8 м, =1.46 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

.

2.2.2. Напряжения от действия наружного давления  (=2.24 м, =0.8 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.9)

,

- радиальные по формуле (3.10)

.

2.2.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

3. Наружная втулка ( i=3, j=0 ).

3.1. Внутренняя поверхность при =2.24 м.

3.1.1. Напряжения от действия внутренних давлений ,  и  (=3.05 м, =0.8 м, =1.46 м, =2.24 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

 3.1.2. Поскольку наружных давлений на данной поверхности нет, тангенциальные напряжения по формуле (3.9)   и радиальные напряжения по формуле (3.10) .

3.1.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

3.2. Внешняя поверхность при =3.05 м.

3.2.1. Напряжения от действия внутренних давлений ,  и  (=3.05 м, =0.8 м, =1.46 м, =2.24 м) при 0:

- тангенциальные по формуле (3.7)

,

- радиальные по формуле (3.8)

.

3.2.2. Поскольку наружных давлений на данной поверхности нет, тангенциальные напряжения по формуле (3.9)   и радиальные напряжения по формуле (3.10) .

3.2.3. Результирующие тангенциальные и радиальные напряжения определяем по формуле (3.11)

,  ,

а эквивалентные напряжения на данной поверхности по формуле (3.12)

.

Определяем для каждой втулки контейнера коэффициент запаса прочности по формуле (3.13):

рабочая втулка

,

промежуточная втулка

,

Рис. 3.5. Эпюры распределения

эквивалентных напряжений в

контейнере пресса усилием 200 МН

Рис. 3.6. К расчету многослойного

плоского контейнера

В результате будут получены значения эквивалентных напряжений на поверхностях каждой i-й втулки контейнера соответственно вдоль оси Y () и вдоль оси Z () (см. рис.3.6).

3. Затем определяют эквивалентные рабочие напряжения для каждой втулки на поверхности, на которой   и имеют  максимальные значения по формуле

.

Коэффициент запаса прочности для каждой втулки рассчитывают по формуле (3.13), где вместо подставляют найденные значения .

  1.  РАСЧЕТ ПРЕСС-ШТЕМПЕЛЯ

Пресс-штемпели бывают монолитные (рис. 4.1,1) или составные (рис. 4.1,2) - из двух частей  опорной и стержневой. Для прессования из круглых заготовок пресс-штемпели обычно имеют  цилиндрическую  форму; из  плоских заготовок - прямоугольную. При прессовании профилей сплошного сечения прямым методом пресс-штемпель имеет сплошное поперечное сечение, а при прессовании труб - сплошное или полое; при прессовании обратным методом прессштемпель всегда полый (см. рис. 4.1).

Рис. 4.1. Конструкции пресс-штемпеля горизонтального гидравлического пресса: а и в - прутковопрофильного; б - трубопрофильного

Величина допустимой нагрузки, которую может выдержать пресс-штемпель, определяет возможную степень деформации металла при прессовании. Поэтому пресс-штемпели рассчитывают, исходя из номинального усилия пресса, независимо от потребного для прессования данного прессизделия усилия. Марки инструментальных сталей, применяемых для изготовления пресс-штемпелей, приведены в приложении (см. табл. П 2). Размеры пресс-штемпелей типовых прессов даны в табл. П 3.

При расчете на прочность пресс-штемпель (рис. 4.2)  рассматривают как сжатый  продольной  силой Р - силой прессования - консольно закрепленный стержень [3]. Из курса сопротивления материалов известно, что несущая способность центрально сжатых стержней определяется безразмерной величиной , называемой гибкостью стержня [3].

Величину гибкости прессштемпеля рассчитывают по формуле

 

Рис. 4.2. Схема действия сил и напряжений

на прессштемпеле

в момент распрессовки слитка пресс-штемпель работает как стержень с одним жестко закрепленным, а другим свободным концом (в этом случае принимают =2); в процессе прессования - как стержень с одним жестко закрепленным концом, а другим шарнирно опертым (=0.7). При поверочных расчетах целесообразно принимать =2.

Радиус инерции рассчитывают по формуле

,                                                 (4.2)

где  и - соответственно площадь и наименьший момент инерции поперечного сечения пресс-штемпеля. В зависимости от формы поперечного сечения пресс-штемпеля эти параметры рассчитывают по формулам:

- для сплошного круглого сечения (см. рис. 4.1,а)

,                  ,                                    (4.3)

- для полого круглого сечения (см. рис. 4.1,б)

,     ,                           (4.4)

- для прямоугольного сечения со скругленными гранями (см. рис. 4.1,в)

,        .                       (4.5)

Пресс-штемпель для которого 100 может быть отнесен к стержням малой гибкости, рассчитываемым только на прочность. При этом метод расчета определяется характером приложения к пресс-штемпелю силы прессования.

Метод 1. Если сила прессования приложена вдоль центральной продольной оси пресс-штемпеля, изгибающий его момент от действия поперечных сил отсутствует (=0, =0, см. рис. 4.2). В этом случае условие прочности принимают в виде

,                                                   (4.6)

где  - напряжения сжатия (см. рис. 4.2), рассчитываемое по формуле

,                                                         (4.7)

- коэффициент уменьшения допускаемого напряжения сжатия , учитывающий гибкость пресс-штемпеля, значения которого приведены в табл. 4.1.

Допускаемое напряжение определяют по формуле

,                                                   (4.8)

где  - условный предел текучести материала прессштемпеля;  - коэффициент запаса прочности, принимаемый 1.1-1.2.

Таблица.4.1

Значения коэффициента уменьшения допускаемого напряжения  [3]

Гибкость

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1.00

0.97

0.95

0.91

0.87

0.83

0.79

0.72

0.65

0.55

0.43

Метод 2. Если сила прессования приложена к пресс-штемпелю эксцентрично (см. рис. 4.2), то, кроме напряжений сжатия , в нем появятся напряжения изгиба  под действием изгибающего момента, равного

,                                                       (4.9)

где  - эксцентриситет силы прессования (см. рис. 4.2), максимальная величина которого составляет ,  - внутренний диаметр рабочей втулки контейнера.

В этом случае напряжение  определяют по формуле (4.7), а напряжение изгиба - по формуле

,                                                       (4.10)

где  - момент сопротивления поперечного сечения пресс-штемпеля упругому изгибу, определяемый в зависимости от формы сечения;

- для сплошного круглого сечения (см. рис. 4.1,а)

,                              (4.11)

- для полого круглого сечения (см. рис. 4.1,б)

,           (4.12)

- для прямоугольного сечения со скругленными гранями (см. рис. 4.1,в)

.                                 (4.13)

Величина  максимальных  напряжений  в  поперечном  сечении  пресс-штемпеля равна

,                                           (4.14)

а условие прочности имеет вид

.                                             (4.15)

Пресс-штемпель, характеризующийся гибкостью 100, относят к стержням с большой гибкостью. Разрушение таких стержней (потеря устойчивости) происходит от продольного изгиба (даже если прочность на сжатие далеко не исчерпана) при достижении нагрузки на стержень некоторой критической величины , которую рассчитывают по формуле Л. Эйлера [3]

,                                           (4.16)

где  - модуль упругости материала пресс-штемпеля, принимаемый равным (2.152.20)105 МПа.

Для обеспечения запаса прочности пресс-штемпеля в этом случае необходимо, чтобы выполнялось условие

,                                                     (4.17)

где  - действующая нагрузка - сила прессования;  - допускаемая нагрузка, которая при коэффициенте запаса прочности  определяется так:

.                                                    (4.18)

Рекомендуемая величина  составляет 1.22.0.

Площадь опорной части пресс-штемпеля следует проверять на смятие об опорную плиту подвижной поперечины. Для этого рассчитывают напряжения смятия по формуле

,                                                  (4.19)

где  - номинальное усилие пресса;  - площадь опорной поверхности хвостовой части пресс-штемпеля, рассчитываемая по формулам: для сплошного пресс-штемпеля , для полого - , где  и - соответственно наружный и внутренний диаметр опорной поверхности (см. рис. 4.1). Условием прочности является выполнение неравенства

.                                          (4.20)

Пример 2. Рассчитать на прочность пресс-штемпель горизонтального гидравлического трубопрофильного пресса усилием 30 МН. Размеры прессштемпеля приведены на рис. 4.3. Усилие прессования примем Р=30 МН. Материал пресс-штемпеля сталь марки 3Х2В8 с условным пределом текучести  1400 МПа.

 

Рис. 4.3. К расчету пресс-штемпеля трубопрофильного пресса усилием 30 МН

Рассчитываем площадь  и момент инерции  поперечного сечения полого пресс-штемпеля по формуле (4.4)

м2,  м4,

и радиус инерции сечения по формуле (4.2)

м.

Гибкость пресс-штемпеля по формуле (4.1) при коэффициенте приведения длины пресс-штемпеля =2.0 и рабочей длине прессштемпеля =1035+ +140 = 1175 мм = 1.175 м (см. рис. 4.3) составит:

.

Поскольку 100, рассчитываем пресс-штемпель на прочность от сжатия силой прессования. Расчет выполним по обоим методам.

1. Если сила прессования приложена вдоль центральной продольной оси пресс-штемпеля, рассчитываем напряжения сжатия по формуле (4.7)

МПа.

Определяем величину допускаемого напряжения на сжатие по формуле (4.8), приняв коэффициент запаса прочности n=1.2

МПа.

По табл. 4.1 находим методом интерполяции значение коэффициента уменьшения допускаемого напряжения . При =48.8, =0.835. При этом допускаемое напряжение с учетом гибкости пресс-штемпеля составит:

 МПа.

Таким образом, условие прочности пресс-штемпеля (4.6) выполняется.

  1.  Если сила прессования приложена к пресс-штемпелю эксцентрично, напряжения сжатия также рассчитываем по формуле (4.6)

МПа.

Рассчитываем максимальную величину возможного эксцентриситета  силы прессования  (см. с. 21), приняв внутренний диаметр рабочей втулки контейнера =210 м:

м.

Изгибающий момент пресс-штемпеля рассчитываем по формуле (4.9)

МНм.

Момент сопротивления поперечного сечения полого пресс-штемпеля упругому изгибу определяем по формуле (4.12)

м3.

Напряжения изгиба рассчитываем по формуле (4.10)

.

Тогда величина максимальных напряжений в поперечном сечении прессштемпеля по формуле (4.14) равна

.

Поскольку допускаемое напряжение МПа (см. выше), условие прочности (2.1) выполняется.

Проверяем на прочность опорную поверхность пресс-штемпеля:

- рассчитываем площадь опорной поверхности пресс-штемпеля (см. рис.4.3)

м2,

- определяем напряжения смятия на этой поверхности по формуле (4.19)

МПа.

Видно, что расчетные напряжения практически равны допустимым по условию (4.20).

5. РАСЧЕТ ИГЛЫ (ТРУБНОЙ ОПРАВКИ)

  1.  

Рис. 5.1. Основные конструкции игл горизонтальных прессов:  а, б - цилиндрические (с буртом и без бурта); в - конические; г - ступенчатые

  1.  Расчет иглы при прошивке

Рис. 5.2. Стадии прессования

профилей на неподвижной игле

выполняют также по методике, описанной в разделе 4, принимая величину  равной 0.7.

В конце прошивки напряжения в иглах определяются силами, необходимыми для среза пробки (см. рис. 5.2, б). С достаточной для инженерных расчетов точностью эти напряжения рассчитывают по формуле [6,7]

,                                   (5.1)

Рис. 5.3. К определению длины

прошитой части заготовки

Рис. 5.4. Изменение температурного коэффициента в зависимости от отношения [7]: 1 - для меди; 2 - для медных сплавов; 3 - для алюминиевых сплавов

Таблица 5.1

Значения коэффициента трения для расчета прочности иглы

Наименование и

марка металла

Темпе-

рату-

ра, 0С

Коэффи-циент

трения

Наименование и

марка металла

Темпе-

рату-

ра, 0С

Коэффи-циент

трения

Медь

950-900

0.10-0.12

Никель, стали и сплавы

950-1150

0.30

900-800

0.12-0.18

850-950

0.35

800-700

0.18-0.25

800-850

0.40

Латунь ЛС59, ЛЖМц59-1-1

Св. 700

0.27

Алюминий и его сплавы

450-500

0.25-0.30

То же

До 700

0.20-0.22

300-450

0.30-0.35

Латунь Л68

850-700

0.18

Магний и его сплавы

350-450

0.25

Бронзы алюминиевые

850-750

0.25-0.30

250-350

0.28-0.30

Бронзы оловянисто-фосфористые

800-700

0.25-0.27

Титан и его сплавы

1000

900

800

0.30

0.40

0.50

Длина слитка после распрессовки :

,                                                     (5.2)

где  и  - соответственно исходная длина и диаметр заготовки;  - диаметр рабочей втулки контейнера.

При прошивке цилиндрическими иглами вторым слагаемым в формуле (5.1) можно пренебречь.

Выполнение условия прочности в виде (2.2) проверяют при рекомендуемом  коэффициенте запаса прочности от условного предела текучести =1.15-1.25.

Пример 3. Рассчитать на прочность при прошивке иглу пресса с номинальным усилием 31.5 МН и усилием прошивной системы 5.2 МН. Размеры иглы показаны на рис. 5.5. Материал иглы - сталь марки 3Х3М3Ф с условным пределом текучести 1300 МПа (см. табл. П 1). Прошивается слиток диаметром 245 мм, длиной 330 мм из меди марки М1. Временное сопротивление литой меди марки М1 при температуре слитка в контейнере 800 0С =30 МПа [7]. Внутренний диаметр контейнера 255 мм.

Рис. 5.5. К расчету иглы на прочность

Определим длину слитка в контейнере после распрессовки по формуле (5.2)

м.

Рассчитываем отношение  и по графику на рис. 5.3 определяем параметр , а по графику на рис. 5.4 - коэффициент . Тогда длина прошитой части слитка на момент начала среза пробки составит  м.

По данным табл. 5.1 выбираем коэффициент трения на поверхности иглы .

По формуле (5.1) рассчитываем напряжения в игле при прошивке

 МПа.

Коэффициент запаса прочности иглы при прошивке составит .

Поскольку допустимая величина коэффициента запаса прочности =1.15-1.25, условие прочности (2.2) выполняется.

Примечание. После определения напряжений в игле целесообразно рассчитать требуемое усилие прошивки , где - площадь поперечного сечения иглы, и сравнить его значение с номинальным усилием прошивной системы пресса . Должно выполняться условие .

Для рассматриваемого примера  МН, то есть меньше номинального усилия прошивной системы - 5.2 МН.

  1.  Расчет иглы при прессовании

При прессовании полой (или прошитой) заготовки (см. рис. 5.2,в) в игле возникают напряжения растяжения от трения деформируемого металла о поверхность иглы и радиальные сжимающие напряжения.

Эквивалентные напряжения в игле при прессовании рекомендуется рассчитывать по формуле [5]:

,                                        (5.3)

где  - давление  прессования, принимаемое равным давлению на пресс-шайбе;  - сопротивление металла деформации; -длина контакта металла с иглой в зоне пластической деформации, определяемая по формуле [2]:

.                                                      (5.4)

Давление  может быть рассчитано при известном усилии прессования  по формуле

,                                                          (5.5)

где  площадь поперечного сечения пресс-шайбы, или ориентировочно по формуле [7]:

,                                     (5.6)

где h - протяженность очага деформации  (здесь  - угол матрицы или конуса, образующего мертвую зону).

Пример 4. Рассчитаем на прочность иглу пресса усилием 31.5 МН при прессовании трубы с внешним диаметром 65 мм через конусную матрицу с углом 550. Необходимые для расчета исходные параметры примем по данным Примера 3. Скорость прессования - 60 мм/с.

Сопротивление  деформации  меди марки М1 определили по методу термомеханических коэффициентов [8,9] при степени деформации 0.962 (коэффициент вытяжки 26.2), скорости деформации 9.7 с-1 и температуре металла 800 0С: 100.9 МПа.

Рассчитываем по формуле (5.6) давление прессования при протяженности очага пластической деформации  мм:

 МПа.

Длина контакта металла с иглой по формуле (5.4) составит

 мм.

Эквивалентные напряжения в игле при прессовании рассчитаем по формуле (5.3), приняв коэффициент трения по данным табл. 5.1 0.25:

МПа.

Коэффициент запаса прочности иглы при прессовании составит .

Поскольку допустимая величина коэффициента запаса прочности =1.15-1.25, условие прочности (2.2) выполняется.

Примечание. В случае расчета давления на пресс-шайбе по формуле (5.6), после определения напряжений в игле, целесообразно рассчитать требуемое усилие прессования , где - площадь поперечного сечения пресс-шайбы, и сравнить его значение с номинальным усилием пресса . Должно выполняться условие .

Для рассматриваемого примера  МН, то есть меньше номинального усилия пресса - 31.5 МН.

6. РАСЧЕТ ИГЛОДЕРЖАТЕЛЯ

Иглодержатель служит для закрепления иглы (см. рис. 6.1) и передачи усилия к ней от подвижной траверсы прошивного устройства. Для закрепления иглы в иглодержателе обычно используют упорную резьбу (ГОСТ 10177-82).

Наиболее часто иглодержатели выходят из строя из-за смятия и срыва  (среза) резьбы под действием растягивающих усилий при прессовании .

Рис. 6.1. К расчету резьбы иглодержателя

Напряжения в витках резьбы определяются величиной усилия, действующего на один виток , где m - число витков резьбы иглодержателя, находящихся в зацеплении, определяемое  в зависимости от длины резьбы иглы  (см. рис. 6.1) и шага резьбы S:  .

Усилие  с достаточной точность можно рассчитать по формуле

,                                               (6.1)

где  - напряжения, возникающие в игле при прессовании, рассчитываемые по формуле (5.3).

Напряжение смятия резьбы рассчитывают по формуле

,                                   (6.2)

где (см. рис. 6.1)  - внутренний диаметр резьбы иглодержателя (обычно принимают равным наружному диаметру иглы); Н - высота резьбы иглодержателя.

Напряжение среза в резьбе

,                                    (6.3)

где i - параметр резьбы (см. рис.6.1).

Величина параметров Н и i может быть определена в зависимости от шага резьбы S (см. рис. 6.1).

Коэффициент запаса прочности по нормальным напряжениям рассчитывают по формуле , а для касательных напряжений  по формуле . Значение предела прочности по нормальным напряжениям может быть принято по данным приложения (см. табл. П 1). Затем проверяют выполнение условия прочности (2.2) при допустимом коэффициенте запаса прочности [n]=3-5.

Пример 5. Рассчитать на прочность упорную резьбу иглодержателя иглы,  показанной на рис. 5.5.  Длина  участка  зацепления резьбы 71-20 = =51 мм. Материал иглодержателя - сталь марки 5ХНМ с 1270 МПа. Необходимые для расчета исходные параметры принять по данным Примера 3 и Примера 4.

Рассчитываем количество витков резьбы, находящееся в зацеплении

.

Рассчитываем по формуле (6.1) усилие, действующее на иглу

 МН.

Определяем параметры резьбы (см. рис. 6.1) при шаге резьбы 3 мм: 1.58783=4.76 мм, 0.41893=1.26 мм.

Напряжение смятия резьбы рассчитываем по формуле (6.2)

 МПа.

Напряжение среза в резьбе по формуле (6.3) составят

 МПа.

Рассчитываем коэффициенты запаса прочности

- по нормальным напряжениям   ;

- по касательным напряжениям .

Поскольку расчетные значения коэффициентов запаса прочности превышают рекомендуемые,  условия прочности выполняются.

7. РАСЧЕТ ПРЕСС-ШАЙБЫ

При прессовании сплошных профилей применяют монолитные прессшайбы (рис. 7.1, а,б), а при прессовании труб и полых профилей - пресс-шайбы с отверстием для иглы  (рис. 7.1, в,г).

 

Рис. 7.1. Конструкции пресс-шайб

Пресс-шайбы рассчитывают на сжатие от усилия прессования Р. Напряжения сжатия определяют по формуле

,                                                 (7.1)

где  - площадь поверхности контакта пресс-шайбы с металлом.

Условие прочности (2.2) проверяют, принимая рекомендуемый коэффициент запаса прочности =1.05-1.10 от условного предела текучести материала пресс-шайбы при температуре прессования.

8. РАСЧЕТ МАТРИЦ

Матрицы являются наиболее важным технологическим инструментом пресса, в котором совершается формоизменение металла. Принципиальные конструкции матриц показаны на рис. 8.1, а их габаритные размеры в зависимости от усилия пресса даны в приложении (см. табл. П 3).

 

Расчету на прочность подвергают в основном матрицы, имеющие консольные элементы, а также комбинированные матрицы с рассекателем. Для матриц с очком простой формы (круглым, квадратным, прямоугольным и т.п.) осуществляется поверочный расчет на смятие опорной поверхности, соприкасающейся с подкладкой или мундштуком и реже - расчет на изгиб.

8.1. Расчет консольных элементов матриц

Расчет на прочность консольного элемента матрицы проводят с учетом опорных консольных элементов подкладных колец.

Напряжения изгиба в опасном сечении (сечение I-I, см. рис.8.2) каждого консольного элемента матричного узла (матрицы, подкладных колец и т.п.) от внешней нагрузки определяют по формуле [5]

                                                (8.1)

где  - изгибающий момент в опасном сечении;  - сумма моментов инерции всех элементов;  и - момент инерции и момент сопротивления изгибу рассматриваемого элемента. Суммарный момент инерции равен

,                                                (8.2)

где  и  - моменты инерции опасных сечений матрицы и подкладного кольца соответственно, рассчитываемые по формулам:

Рис. 8.2. К расчету на прочность

матрицы с консольным элементом

где   - давление на зеркало матрицы, принимаемое равным давлению на пресс-шайбе;   и   -  соответственно  длина  и  ширина  консольного элемента матрицы (см. рис.8.2).

После определения напряжений по формуле (8.1) проверяют выполнение условия прочности в виде (2.1) или (2.2). Допустимый коэффициент запаса прочности принимают 1.2-1.3 от условного предела текучести.

Пример 6. Рассчитать на прочность матрицу для прессования профиля трамвайной дуги на прессе усилием 15 МН. Конструкция и размеры матрицы, состоящей из вставки и подкладного кольца, показаны на рис. 8.3, материал матрицы сталь марки 3Х2В8 с 1360 МПа. Потребное усилие прессования 8.5 МН. Внутренний диаметр контейнера 155 мм.

Рис. 8.3. Матрица для прессования профиля трамвайной дуги

Определим давление на пресс-шайбе, приняв ее диаметр равным внутреннему диаметру контейнера

 МПа.

Рассчитываем по формуле (8.5) изгибающий момент в опасном сечении консольного элемента матрицы (см. рис. 8.3)

 МНм.

По формулам (8.3) рассчитываем моменты инерции вставки и подкладного кольца, приняв  мм

 м4,     м4,

а по формуле (8.2) - суммарный момент инерции обоих элементов

 м4.

Момент сопротивления изгибу опасного сечения вставки по формуле (8.4) составит

м3,

а подкладного кольца

м3.

По формуле (8.1) рассчитываем напряжения изгиба

- в вставке           МПа,

- в подкладном кольце

 МПа.

Коэффициенты запаса прочности элементов матрицы будут равны: для вставки, а для подкладного кольца -  при рекомендуемом значении 1.2-1.3. Таким образом, слабым элементом матрицы является подкладное кольцо.

Примечание. После расчета элементов матрицы на изгиб, целесообразно проверить на смятие опорную поверхность между вставкой и подкладным кольцом (см. ниже п. 8.4).

8.2. Расчет на прочность комбинированной матрицы

Рис. 8.4. К расчету на прочность

комбинированной матрицы

                                               (8.8)

где , и  - размеры рассекателя (см. рис. 8.4).

Напряжения сжатия опорных стоек матрицы (см. рис. 8.4) может быть рассчитано по формуле

                                       (8.9)

где  - размер стойки (см. рис. 8.4).

Выполнение условия прочности в виде (2.1) или (2.2) проверяют отдельно по напряжениям изгиба и сжатия. Допустимый коэффициент запаса прочности принимают 1.2-1.3.

Пример 7. Рассчитать на прочность рассекатель комбинированной матрицы пресса усилием 20 МН, конструкция и размеры которой показаны на рис. 8.5. Материал матрицы - сталь марки 5ХНВ с 1000 МПа. Усилие прессования 12 МН. Внутренний диаметр контейнера 150 мм.

Рис. 8.5. Комбинированная матрица пресса усилием 20 МН

Определим давление на пресс-шайбе, приняв ее диаметр равным внутреннему диаметру контейнера:

 МПа.

По формуле (8.7) рассчитываем изгибающий рассекатель момент, приняв 36 мм, 14 мм (см. рис. 8.5):

МНм.

Момент сопротивления изгибу рассекателя рассчитываем по формуле (8.8) при 30 мм

м3.

Напряжения изгиба в рассекателе по формуле (8.6) составят

 МПа.

Напряжения сжатия в опорных стойках рассчитываем по формуле (8.8) при 40 мм

 МПа.

По формуле (2.2) определяем коэффициенты запаса прочности

- для рассекателя ,

- для стоек            .

Условие прочности (2.2) выполняется, так как оба значения коэффициента запаса прочности превышают рекомендуемое 1.2-1.3.

8.3. Расчет одноканальных матриц с очком простой формы

Рис. 8.6. К расчету одноканальной

матрицы

Наибольшие напряжения изгиба, которые возникают в сечении матрицы, будут равны [2]

,                                           (8.11)

где h - толщина матрицы; М - изгибающий момент, воспринимаемый матрицей, равный

,                                               (8.12)

где  и  - радиусы окружностей приложения равнодействующей силы , соответственно   со  стороны   опорной   поверхности  и  зеркала  матрицы  (см.

рис. 8.6). Эти радиусы (см. рис. 8.6) могут быть рассчитаны по формулам [2]:

,   .        (8.13)

После определения напряжений по формуле (8.10) проверяют выполнение условия прочности в виде (2.1) или (2.2). Допустимый коэффициент запаса прочности принимают 1.2-1.3 от условного предела текучести.

8.4. Расчет опорной поверхности матрицы

Поверхность, которой матрица опирается на подкладное кольцо или на матрицедержатель, рассчитывают на смятие от усилия , определяемого формулой (8.9). Напряжения смятия определяют по формуле

,                                                 (8.14)

где  - площадь опорной поверхности .

Условие прочности (2.2) проверяют, принимая рекомендуемый коэффициент запаса прочности =1.10-1.15 от условного предела текучести материала опорного кольца или матрицедержателя.

 

Рис. 8.7. Схема установки и

размеры матрицы

 МПа.

Рассчитываем по формуле (8.10) равнодействующую силу, действующую на матрицу

 МН.

По формулам (8.13) определяем радиусы окружностей  приложения силы  со стороны опорной поверхности и зеркала матрицы

 м,

 м.

Тогда, по формуле (8.12), изгибающий момент, воспринимаемый матрицей, составит

 МНм.

Максимальные напряжения изгиба в матрице рассчитываем по формуле (8.11)

 МПа.

Коэффициент запаса прочности, рассчитываемый  по формуле (2.2), будет  равен  , что  больше рекомендуемого значения 1.2-1.3. Следовательно, условие прочности (2.2) выполняется.

Определим напряжения смятия на поверхности контакта матрицы и опорного кольца. Площадь этой поверхности (кольцо, см. рис. 8.7) будет равна

 м2.

Тогда напряжения смятия по формуле (8.14) составят

 МПа.

Поскольку подкладное кольцо изготовлено из стали марки 5ХНМ с 1090 МПа, коэффициент запаса прочности будет равен , что больше рекомендуемого значения 1.1-1.2. Следовательно, условие прочности (2.2) выполняется.

8.5. Определение размеров канала матрицы

Определение размеров канала матрицы на выходе (А) рекомендуется проводить по формуле

,

где    - номинальный размер профиля;

  - плюсовой допуск на данный размер;

  - коэффициент, учитывающий внеконтактную деформацию (аналитическое определение  вследствие влияния большого числа разнообразных факторов затруднительно, поэтому  принимают на основании экспериментальных данных);

 - коэффициент, учитывающий уменьшение размера при правке растяжением, также определяемый экспериментально;

  - величина температурной усадки профиля

,

где  - температура профиля и матрицы;

 - коэффициенты линейного расширения материалов профиля и матрицы при температуре прессования.

8.6. Проектирование элементов матрицы

Проектирование элементов матрицы, влияющих на неравномерность истечения, сводится к разработке комплекса мероприятий, благодаря которым уменьшаются асимметрия заготовки и пресс - изделий и неравномерность скоростей истечения металла на отдельных участках профиля.

  1.  Изменение эффективных длин калибрующего пояска.
  2.  Наклон образующей калибрующего пояска с целью местного торможения объемов металла.
  3.  Создание тормозящих наклонных участков на торцевой поверхности матрицы.
  4.  Рациональное расположение канала относительно осей матрицы.
  5.  Ведение многоканального прессования.
  6.  Изменение радиуса входной части калибрующего пояска.

Имеется рекомендация по выбору длин поясков сложных асимметричных профилей: эффективные длины поясков на отдельных участках профиля должны быть обратно пропорциональны удельным периметрам этих участков: 

Это соотношение дает возможность, задаваясь величиной , найти величину  и, таким образом разделив профиль на несколько разных участков и задавшись на одном из них эффективной длиной, определить длины на всех прочих участках. На рис. 8.8 сложный в сечении профиль разбит на прямоугольные участки с номерами 1,2,   m, n.

  1.  ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ДЛЯ АНАЛИЗА РАБОТЫ ПРЕССОВОГО ИНСТРУМЕНТА

9.1. Сущность подхода

В данном разделе будут представлены примеры анализа напряженно-деформированного состояния прессового инструмента методом конечных элементов. Конечно-разностные методы являются более универсальными по отношению к вышеприведенным аналитическим методам решения. Однако они требуют применения значительно большего количества вычислений, поэтому применяются обычно в совокупности с компьютерными технологиями.

Далее приведены решения нескольких краевых задач в упругой постановке, выполненных с помощью пакета прикладных программ «Пласт», разработанного сотрудниками Института технической физики СО РАН А.В.Сокоделовым и Е.А.Ереминым.

Программный комплекс «Пласт» предназначен для решения линейных, физически или геометрически нелинейных двумерных квазистатических задач методом конечных элементов в перемещениях. Здесь не будут рассматриваться упруго - пластические задачи, которые могут быть решены с использованием этого пакета. Общий порядок функционирования комплекса предполагает следующие возможности. Деформируемое тело может состоять из нескольких материалов, соединенных по общим границам без возможности проскальзывания и обладающих различными механическими характеристиками. Граничные условия задаются распределенными объемными и поверхностными силами, сосредоточенными силами, перемещениями, условиями трения. В областях повышенных градиентов напряжений возможно задание сгущения конечно-элементной сетки. Построение исходной неравномерной конечно-элементной сетки, а также новых адаптивных сеток в процессе расчета производится автоматически. Промежуточные и окончательные результаты расчета сохраняются на жестком диске ЭВМ и могут выводиться на дисплей в виде графиков и диаграмм линий равного уровня.

Далее будет показано, что метод конечных элементов позволяет оценить напряженно-деформированное состояние в каждой точке деформируемого тела. Имеются также и ограничения, накладываемые со стороны программного обеспечения на класс решаемых задач: исходная постановка не может быть осуществлена в общем объемном случае, задачи рассматриваются либо осесимметричные, либо в плоском деформированном, либо в плоском напряженном состояниях.

9.2. Расчет контейнера с полостью прямоугольной формы

Изложенные выше аналитические методы анализа работоспособности прессового инструмента распространяются на довольно узкий класс задач: конфигурация инструмента должна быть такова, чтобы решение могло быть осуществлено в осесимметричной постановке. Однако не во всех случаях прессовый инструмент может быть описан совокупностью цилиндрических поверхностей. Примерами отклонения формы инструмента от строго цилиндрической являются контейнеры прессов, имеющие полости прямоугольной формы в поперечном сечении. Контейнеры такого типа применяются для выравнивания деформаций при прессовании панелей из алюминиевых сплавов, эти панели имеют, как правило, большое отношение ширины к высоте.

Для решения задачи использованы следующие исходные данные:

наружный диаметр контейнера 700 мм;

полость контейнера имеет прямоугольное поперечное сечение 500х100 мм;

модуль упругости материала 20000 МПа;

коэффициент Пуассона 0,3;

изнутри на поверхность полости действует растягивающее нормальное напряжение 500 МПа;

напряженное состояние плоское (вдоль продольной оси контейнера напряжения отсутствуют).

Рис.9.1. Упругое нагружение

прямоугольного контейнера

На рис.9.1 приведено решение задачи для искусственно заниженного в 10 раз модуля упругости. Это сделано для того, чтобы была возможность оценки характера формоизменения профиля полости контейнера. Видно, что наибольшему формоизменению подверглась длинная сторона прямоугольника. Характер границы описывается кривой линией, приближенной к параболической зависимости.

График распределения по сечению контейнера эквивалентных напряжений представлен на рис.9.2 в виде линий равного уровня. Из рассмотрения этой

зависимости следует, что наименьшие напряжения характерны для областей, примыкающих к длинной стороне прямоугольника. Наибольшие напряжения локализованы вблизи углов при вершинах прямоугольника, что может создать опасность разрушения металла в этих опасных сечениях. Реальный уровень напряжений может оказаться меньшим вследствие применения многослойных контейнеров, что и имеет место в практике прессового производства.

Отдельным вопросом является определение перемещений частиц, формирующих границы очага деформации. На рис.9.3 представлены линии равного уровня модуля вектора перемещений для заданных условий нагружения. Видно, что наибольшие перемещения испытывает граница инструмента, примыкающая к центральной части длинной стороны прямоугольника. Размер короткой стороны прямоугольника может увеличиться на 3,2 мм, т.е. на 3,2/50100=6,4%. Размер длинной стороны прямоугольника увеличится на 1,35 мм, т.е. на 1,35/250100=3,4 %. Увеличение площади сечения произойдет на величину 9,8%.

Рис.9.2. Распределение эквивалентных напряжений (числа при кривых) по поперечному сечению контейнера с прямоугольной полостью (четверть очага деформации)

Рис.9.3. Линии равного уровня модуля вектора

перемещений, мм, для нагруженного контейнера

(четверть очага деформации)

  1.  Распределение напряжений и деформаций при

нагружении матрицы

Рассмотрим  задачу  нагружения  матрицы  нормальным напряжением 800 МПа со стороны сжимаемого в контейнере металла (рис.9.4). Матрица имеет конфигурацию полого низкого цилиндра, снабженного внутренним выступом, играющего роль калибрующего пояска. Внешний диаметр матрицы равен 100 мм, диаметр полости на уровне калибрующего пояска 30 мм, за пределами калибрующего пояска - 40 мм, толщина матрицы 40 мм.

Самым простым подходом к определению работоспособности матриц является расчет на раздавливание нормальным напряжением.

Рис. 9.4. Координатное представление очага деформации и

граничные условия при нагружении матрицы нормальным

напряжением

При этом пренебрегают реальной конфигурацией и считают, что матрица представляет собой полый цилиндр. Однако учет в постановке задачи калибрующего пояска приводит к более сложному варианту нагружения: нормальные напряжения стремятся отогнуть калибрующий поясок в направлении истечения материала при прессовании.

Поскольку задачу можно отнести к классу осесимметричных, то при постановке задачи рассмотрели половину очага деформации (верхняя половина на рис. 9.4), сформированную  звеньями №№1-6 в виде отрезков прямых линий. Кинематические граничные условия заданы в виде запрета перемещений звена №4 по горизонтали u=0 и звена №5 по вертикали 0. Тем самым полагали, что матрицедержатель представляет собой абсолютно жесткое тело. В базовом решении материал матрицы имеет свойства упругого материала с модулем упругости 200000 МПа и коэффициентом Пуассона 0,3. Наряду с этим решением выполнен расчет для более податливого материала, обладающего модулем упругости 10000 МПа, что позволило отобразить конфигурацию детали после нагружения на рис.9.4 и визуально оценить формоизменение.

Анализ рисунка показывает, что материал матрицы в районе калибрующего пояска претерпевает деформацию изгиба, при этом становится очевидной возможность изменения размера отверстия в матрице, а значит и размеров пресс-изделия. Таким образом, актуальной задачей, наравне с прочностным расчетом, является оценка изменения размера матрицы после приложения нагрузки.

Выполненный расчет эквивалентных напряжений (рис.9.5) показал, что наименьшие напряжения характерны для периферийных областей матрицы. Напряжения увеличиваются по мере приближения к контактной поверхности калибрующего пояска и достигают 920 МПа в месте перехода от калибрующего пояска к телу матрицы.

Рис.9.5. Линии равного уровня эквивалентных напряжений, МПа,

возникающих в матрице (верхняя половина очага деформации)

Результаты расчета деформированного состояния приведены на рис. 9.6 в виде линий равного уровня продольных перемещений металла.

Наибольшие перемещения характерны для материала матрицы, примыкающему к поверхности слитка. При этом за исключением области, прилегающей к калибрующему пояску, характерно постоянство перемещения металла вдоль радиальной координаты, что позволяет сделать вывод о возможности применения гипотезы плоских сечений. Вблизи калибрующего пояска гипотеза не выполняется, что связано со значительным упругим смятием контактной поверхности.

Рис. 9.6. Линии равного уровня продольных перемещений, мм,

в нагруженной матрице

Радиальные перемещения металла матрицы отражены на рис. 9.7. Видно, что наибольшие перемещения испытывает материал как раз в области калибрующего пояска. Изменение размера здесь составляет величины до 0,07 мм по радиусу, что соответствует 0,14 мм по диаметру.

Такая большая величина отклонения, скорее всего, выведет поперечный размер изделия за пределы допуска, поэтому должны быть приняты меры, учитывающие это обстоятельство. Одним из вариантов такого учета является введение коэффициента внеконтактной деформации, который в известных методиках позволяет варьировать номинальный размер отверстия в матрице на величину его отличия от размера получаемого изделия.

Рис. 9.7. Линии равного уровня радиальных перемещений, мм,

металла матрицы при нагружении напряжениями 800 МПа

Однако само наличие такого коэффициента говорит о неопределенности, вносимой особенностями нагружения матрицы со стороны слитка. Действительно, при значениях нормальных напряжений, отличающихся от заданных в рассмотренной задаче (при изменении сопротивления деформации, характеристик трения и т.д.) размер изделия будет изменяться.

Более выгодным является пересмотр конфигурации продольного сечения матрицы в областях, примыкающих к калибрующему пояску. Целесообразно предусмотреть снятие фаски конической формы со стороны входа металла в очаг деформации. При этом можно не переходить к конической форме канала самой матрицы, т.к. в этом случае затрудняется отделение пресс - остатка. Такой небольшой по размерам конический участок часто предусматривается конструкторами матриц. Как следует из рассмотрения рис. 9.4, консольно нависающий калибрующий поясок при нагрузке имеет тенденцию к развороту вокруг некоторого центра, поэтому вариантом разрешения ситуации можно считать назначение внутренней фаски, выполненной по радиусу кривизны, который можно рассчитывать для каждой матрицы в отдельности в зависимости от ее конфигурации и условий ее эксплуатации.

9.4. Сложное нагружение иглы

При прессовании труб и полых профилей игла является одним из самых тяжелонагруженных видов инструментальной оснастки. Если прессованию предшествует стадия закрытой прошивки,  игла испытывает напряжения сжатия и при внецентренном нагружении – напряжения изгиба. При переходе к режиму прессования на иглу воздействуют напряжения радиального сжатия со стороны находящегося в контейнере металла и осевого растяжения со стороны металла, вытекающего через отверстие матрицы. Ограничимся рассмотрением последнего варианта нагружения.

Очаг упругой деформации представим в виде стержня (рис. 9.8), на части длины которого действуют напряжения сжатия 800 МПа, а к торцу стержня приложены напряжения растяжения, равные 200 МПа. Левая часть иглы не нагружена внешними напряжениями, поскольку находится в иглодержателе. Задача решается в осесимметричной постановке. Границы тела представлены пятью звеньями №№1…5. Для звена №5 граничным условием является запрет перемещений вдоль продольной оси. На звеньях №2 и №3 граничные условия заданы действующими напряжениями растяжения и сжатия соответственно.

Решение задачи представлено на рис. 9.9 в виде линий равного уровня радиальных перемещений. Важность полученного решения заключается в том, что, оказывается, уровень радиальных перемещений металла не так уж мал.

При величине радиального перемещения точек, наиболее удаленных от оси иглы, равного 0,054 мм, упругое уменьшение диаметра составляет 0,108мм, что соизмеримо с величиной допуска на внутренний диаметр прессованной продукции. Таким образом, полученное значение должно явиться параметром для корректировки поперечного размера иглы. Естественно, что при иных граничных условиях решение будет получено другое.

Рис.9.8. Нумерация звеньев, координаты опорных точек, мм,

и расчетная схема нагружения иглы

Рис.9.9. Линии равного уровня радиальных перемещений, мм,

при сложном нагружении иглы

Поскольку игла является термически тонким телом, то ее температура во время прессования стремится совпасть с температурой прессуемого металла. Последнее обстоятельство приводит к снижению прочностных свойств металла иглы. Сам уровень напряжений, возникающих в игле, часто близок к предельному случаю. Поэтому важным вопросом является оценка эквивалентных напряжений. Для рассмотренных выше граничных условий уровень этого параметра оказался достаточно велик (рис. 9.10). Он превышает уровень напряжений сжатия и растяжения, взятых по отдельности, что должно быть учтено при выборе инструментального материала.

Рис.9.10. Линии равного уровня для эквивалентных напряжений

нагруженной иглы  (половина очага деформации)

Отдельным вопросом является знак действующих в игле напряжений. Поскольку эквивалентные напряжения при расчете всегда положительны, то полученные результаты не могут быть использованы для определения характера напряжений. Действительно, некоторые инструментальные материалы по- разному сопротивляются действию растягивающих и сжимающих напряжений, поэтому напряжения должны быть определены с точностью до знака. В некоторых случаях бывает полезно знать знак напряжений, чтобы сопоставить характер разрушения иглы с причиной, вызвавшей эти разрушения. Наиболее частым вариантом разрушения иглы является локальный пережим с образованием шейки и последующий обрыв по этому месту.

На рис. 9.11 представлены значения показателя напряженного состояния  в продольном сечении иглы (верхняя половина очага деформации). Видно, что для правой части иглы, контактирующей с металлом, характерны отрицательные значения , что говорит о высоком уровне напряжений сжатия.

Рис.9.11. Значения показателя напряженного состояния (числа при

линиях равного уровня) при сложном нагружении иглы сжимающими

радиальными напряжениями и осевой растягивающей нагрузкой

Для левой части иглы, находящейся в иглодержателе, характерны положительные значения показателя, что говорит о действии растягивающих напряжений. Это позволяет сделать вывод о том, что в некоторых случаях прессования иглы могут быть сделаны композиционными. Например, основное тело иглы выполняется из инструментальной стали, хорошо сопротивляющейся действию растягивающих напряжений, а наконечник иглы может быть сделан из твердого сплава, гораздо более прочного и износостойкого, чем инструментальная сталь, но плохо сопротивляющегося действию растягивающих напряжений.

Аналогичные расчеты могут быть сделаны для других схем нагружения иглы. В следующем приближении расчеты должны учитывать режим нагрева и охлаждения игл как термически тонких тел. Значения допускаемых напряжений должны быть откорректированы с учетом снижения прочностных характеристик металла в результате нагрева.

9.5. Действие внутреннего давления со стороны слитка

на часть длины стенки контейнера

В разделе 3 было рассмотрено решение задачи определения напряжений, возникающих в стенке контейнера в условиях плоского напряженного состояния. Тем самым предполагается, что вдоль длины контейнера продольные напряжения отсутствуют, а радиальные и тангенциальные напряжения постоянны. Это является допущением, позволяющим упростить процедуру решения задачи.

В реальной практике прессования контейнер на всю длину металлом не заполнен, у него имеются области, примыкающие к торцам и свободные от действия напряжений, поэтому напряженное состояние можно считать плоским лишь условно.

Рис.9.12. Сетка конечных элементов для нагружения стенки

контейнера внутренним давлением на части длины контейнера,

координаты опорных точек, нумерация звеньев

Схема нагружения для такого случая представлена на рис. 9.12. Контейнер наружным диаметром 200 мм, внутренним диаметром 100,5 мм имеет длину 300 мм. Распрессованный слиток длиной 200 мм расположен посередине контейнера, т.е. с обоих торцов втулки имеются участки, свободные от нагружения и имеющие протяженность по 50 мм. В математической постановке задача рассматривается как осесимметричная, Упруго деформируемое тело ограничено шестью звеньями №№1-6 (выделены прямоугольниками), координаты опорных точек которых изображены на рисунке. Действующее изнутри давление равно 500 МПа. Сетка конечных элементов представлена на рис. 9.12 после выполненного решения при модуле упругости, равном 2103 МПа, что в десять раз ниже реальной величины. Это сделано для того, чтобы по рисунку можно было проследить характер упругого формоизменения. Видно, что в результате такого воздействия стенка контейнера прогибается с образованием выпуклости наружу, а торцы контейнера разворачиваются относительно оси прессования. Для последующего решения модуль упругости задали реальной величины, характерной для инструментальных сталей. Результат решения представлен на рис. 9.13 в виде линий равного уровня, характеризующих точки с одинаковым значением эквивалентного напряжения.

Рис.9.13. Линии равного уровня эквивалентных напряжений

в продольном сечении стенки контейнера при нагрузке внутренним

давлением на центральной части контейнера

Наибольшие напряжения возникают в центре области нагружения, и они превышают величину внутреннего давления. Величины эквивалентных напряжений могут быть использованы для заключения о работоспособности конструкции.

10. ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ИНСТРУМЕНТА

С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЭВМ

10.1. Расчет на прочность многослойного контейнера

Описанная в разделе 2 методика расчета на прочность многослойного контейнера запрограммирована на языке GW BASIC в операционной системе MS DOS для ПЭВМ типа IBM. Текст программы приведен в Приложении. Программа предусматривает интерактивный режим работы в следующей последовательности:

1. Обращение к программе. Для выполнения расчетов по программе следует сделать текущим каталог (папку), в котором находится выполняемый файл программы с именем «КОНТЕЙНЕР.EXE» и запустить программу. О начале работы программы свидетельствует появление на экране дисплея заставки с текстом: "Прочностной расчет контейнера". Заставка удерживается на экране до нажатия на клавишу .

2. Ввод исходной информации, диалог и расчеты на ЭВМ. Последовательность ввода исходной информации и расчетов рассмотрим на тестовом примере проверки на прочность трехслойного контейнера с внутренним диаметром рабочей втулки 280 мм, диаметрами сопряжения втулок 400 и 640 мм, внешним диаметром контейнера - 1120 мм. Внутренняя (рабочая) втулка контейнера изготовлена из стали марки ЗХ2В8, промежуточная и внешняя втулки - из стали марки 5ХНМ. Рабочая температура контейнера - 200°С. Усилие прессования 60 МН.

После нажатия на клавишу , на экране дисплея последовательно появляются запросы, ответами на которые служит набор соответствующих характеристик с последующим нажатием клавиши :

"Укажите имя файла для результатов расчета                 "*)

Пользователь присваивает оригинальное имя для результатов каждого расчета и отвечает на запрос, например:

"Укажите имя файла для результатов расчета                 "      Конт1.рез

Продолжается диалог:

"Укажите количество бандажей (втулок) в контейнере?"      3

"Введите значение внутреннего диаметра рабочей

втулки, мм?"                                                                             280

"Введите значение внутреннего диаметра 1-го бандажа,

мм?"                                                                                          400

"Введите значение внутреннего диаметра 2-го бандажа,

мм?"                                                                                          640

"Введите значение внешнего диаметра 2-го бандажа,

мм?                                                                                           1120

"Укажите величину усилия прессования на пресс - шайбе,

МН?"'                                                                                       60

На экране появляется результат расчета давления на пресс - шайбе и давления на внутренней поверхности контейнера  (см. раздел 2):

«Давление на пресс - шайбе, МПа"                                      974.4

"Диапазон возможных давлений на внутренней стенке

рабочей втулки:"

                                   584.7 – 877.0, МПа.

Пользователю необходимо выбрать величину давления на внутренней поверхности контейнера и ответить на запрос:

"Укажите выбранное значение внутреннего давления, МПа" 877.0

Далее следует диалог:

"Задайтесь величиной относительного натяга:"

"- при горячей посадке бандажа 2 на втулку 1?"              0.004

"Температура нагрева 2-го бандажа, °С"                            433

"Давление натяге бандажа 2 на втулку 1, МПа"                165.3

"Устраивают ли Вас такие температура и давление (Д, Н)"

Пользователь оценивает полученные результаты и отвечает на запрос. При ответе - Да (Д) диалог продолжается, при ответе – Нет (Н) - запрашиваются новые исходные данные. Например:

"Устраивают ли Вас такие температура и давление (Д, Н)?" Н

"Укажите новое значение относительного натяга"

"- при горячей посадке бандажа 2 на втулку 1?"              0.003

"Температура нагрева 2-го бандажа,  0С"                          350

"Устраивают ли Вас такая температура и давление (Д, Н)?" Д

Далее:

"Задайтесь величиной относительного натяга:"

"- при горячей посадке бандажа 3 на втулку 2?"              0.002

"Температура нагрева 3-го бандажа, °С"                            267

"Давление натяге бандажа 3 на втулку 2, МПа"               124.9

"Устраивают ли Вас такие температура и давление (Д, Н)"  Д

Следует запрос:

"Величина предельных напряжений для I-й втулки, МПа"

"(для получения справки о предельных напряжениях введите 0)?"

"Давление натяга бандажа 2 на втулку 1, МПа»               124.0

Предельными напряжениями считают напряжения предела текучести (реже предела прочности) материала втулки при ее рабочей температуре. В случае ввода цифры "0" на экран выдается справочная таблица вида:

Механические свойства сталей для изготовления прессового инструмента

Марка стали

Температура испытания

Предел прочности

Условный предел текучести

0С

МПа

МПа

4Х5В2ФС

20

400

500

1901

1666

1441

1744

1509

1303

ЗХ2В8

20

400

500

1911

1499

1431

1764

1372

1333

Таблица содержит данные о механических характеристиках восьми основных марок сталей, применяемых для изготовления прессового инструмента. Про смотр таблицы производят нажатием клавиши (). При отсутствии требуемой

_________________________________________________

*) Кавычками выделен текст на экране дисплея,

марки стали в таблице необходимо обратиться к справочной литературе или к табл. П1. Вводим:

"Величина предельных напряжений для 1- й втулки, МПа?" 1500

"Величина предельных напряжений для 2- й втулки, МПа?" 1000

"Величина предельных напряжений для 3-й втулки, МПа?"  1000

После этого на экран дисплея выдается таблица результатов прочностного расчета.

Результаты прочностного расчета контейнера

Номер втулки

Внутренний диаметр втулки, мм

Величина натяга

Напряжения, МПа

Коэффициент запаса прочности

Относительный

Абсолютный, мм

Натяга

Эквивалентные

Внутренний слой

Наружный слой

1

280.0

0.003

1.2

124.0

991.6

568.7

1.51

2

400.0

0.002

1.3

124.9

912.3

363.5

1.10

3

640.0

0.000

0.0

0.0

740.3

274.3

1.35

Последующим нажатием клавиши () на экран дисплея выдается эпюра распределения эквивалентных напряжений по втулкам контейнера, показанная на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Распределение эквивалентных

напряжений в трехслойном контейнере

Результаты прочностного расчета контейнера

Номер втулки

Внутренний диаметр втулки, мм

Величина натяга

Напряжения, МПа

Коэффициент запаса прочности

Относительный

Абсолютный, мм

Натяга

Эквивалентные

Внутренний слой

Наружный слой

1

280.0

0.002

0.8

82.6

1048.1

575.0

1.43

2

400.0

0.0025

1.6

156.1

803.5

333.5

1.24

3

640.0

0.000

0.0

0.0

789.4

292.5

1.27

Сравнивая результаты предыдущего и данного расчета убеждаемся, что коэффициент запаса прочности промежуточной втулки возрос с 1,1 до 1,24, а эквивалентные напряжения в промежуточной и внешней втулках выравнялись.

Таким образом, путем перебора различных значений относительных натягов, диаметров втулок и материалов, из которых они изготовлены, можно выбрать конструкцию оптимально нагруженного контейнера.

Настоящая; программа позволяет решить задачу оценка напряженного состояния контейнера после сборка, перед установкой в пресс. Для этого следует провести расчет по программе, указав в исходной информации значение давления на внутренней поверхность контейнера, равное нулю.

Твердую копию окончательных результатов расчета можно получить из соответствующего файла с результатами расчетов (Конт1.рез) средствами MS DOS.

10.2. Определение размеров канала матрицы

Для решения этой задачи по методике, изложенной в разделе 8.5, в табл.10.1 и 10.2 приведены исходные данные, результаты расчета и программа в электронной таблице EXCEL.

Таблица 10.1

Представление в EXCEL - таблице исходных, справочных данных и

результатов расчета

A

B

C

D

E

F

G

H

1

Расчет  размеров канала матрицы

2

Номинальный размер профиля, мм

40

3

Положительный допуск, мм

0,3

4

Коэффициент внеконтактной  деформации

0

5

Коэффициент правки растяжением

0,01

6

Коэффициенты теплового расширения, 1/0 С:

7

прессуемого материала

23,8E-6

8

материала матрицы

11,2E-6

9

Температура матрицы, 0 С

300

10

Температура пресс - изделия, 0 С

900

11

Справка

12

Коэффициенты теплового расширения, 1/0 С:

13

Сталь ШХ15, 20 0 С

14,0E-6

14

Сталь 3ХВ8Ф , 300 0 С

11,2E-6

15

Алюминий, 400 0 С

29,0E-6

16

36Н, инвар

1,1E-6

17

Медь, 900  0 С

23,8E-6

18

Никель, 900 0 С

20,3E-6

19

Сплав МА1, 300 0 С

32,1E-6

20

Сплав ВТ8, 800 0 С

10,2E-6

21

Результаты расчета

22

Увеличение  размера матрицы при нагреве, мм

134,4E-3

23

Уменьшение размера после остывания, мм

856,8E-3

24

Коэффициент температурной усадки

18,1E-3

25

Размер канала, мм

41,4E+0

Таблица 10.2

Программа в ячейках электронной таблицы

23

H

24

=$H$9*$H$10*$H$3

25

=$H$11*$H$8*$H$3

26

=$H$11*$H$8-$H$10*$H$9

27

=$H$3+$H$4+($H$5+$H$6+$H$25)*$H$3

10.3. Проектирование элементов матрицы

Методика проектирование элементов матрицы, описанная в разделе 8.6, реализована в виде программного модуля, написанного на языке Visual Basic. Текст программы приведен в Приложении. При запуске модуля формируется специальная электронная EXCEL - таблица (табл. 10.3). Необходимость составления специальной EXCEL - программы обусловлена невозможностью назначения количества областей разбиения профиля без диалога с пользователем.

Таблица 10.3

Исходные данные и результаты вычислений в таблице EXCEL

Расчет эффективных длин калибрующих поясков

Введите количество областей

3

Запустите модуль 1

Структура области

1

Длина области, мм

5,00

Ширина области, мм

20,00

Длина калибрующего пояска, мм

6,00

Периметр области, мм

50,00

Площадь области, мм2

100,00

Удельный периметр, 1/мм

0,50

Структура области

2

Длина области, мм

5,00

Ширина области, мм

15,00

Периметр области, мм

40,00

Площадь области, мм2

75,00

Удельный периметр, 1/мм

0,53

Длина калибрующего пояска, мм

5,63

Структура области

3

Длина области, мм

5,00

Ширина области, мм

15,00

Периметр области, мм

40,00

Площадь области, мм2

75,00

Удельный периметр, 1/мм

0,53

Длина калибрующего пояска, мм

5,63

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

  1.  Перечислите все виды прессового инструмента.

Каков порядок расчетов инструмента на прочность?

Перечислите механические характеристики инструментальных материалов, которые могут понадобиться для выполнения прочностных расчетов прессового инструмента.

В чем особенности расчета контейнера?

С какой целью выполняют контейнер многослойным?

Каков характер напряжений, возникающих в однослойном и многослойном контейнерах в нагруженном и ненагруженном состояниях?

Каков способ соединения втулок контейнера?

В чем особенности расчета пресс - штемпеля?

Каков характер нагружения пресс - штемпеля?

В чем особенности расчета иглы при прошивке?

В чем особенности расчета иглы при прессовании?

Какие нагрузки испытывает игла в различные моменты работы пресса?

В чем особенности расчета матриц?

Каков порядок расчета консольных элементов матриц?

Каковы характерные виды выхода из строя прессового инструмента?

Каков порядок расчета одноканальных матриц с очком простой формы?

Покажите возможность применения метода конечных элементов для анализа работы прессового инструмента.

Как влияет температура на характер прочностных расчетов прессового инструмента?

Перечислите марки инструментальных материалов, применяемых для изготовления прессового инструмента.

Каковы предельные температуры стойкости различных инструментальных материалов?

ЛИТЕРАТУРА

  1.  Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов / Шевакин Ю.Ф., Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. М.: Металлургия, 1987. 246 с.

Желобов В.В., Зверев Г.И. Инструмент для горячего прессования металлов. М.-Л.: Машиностроение, 1965. 164 с.

Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев.  Киев: Наукова думка, 1988. 736 с.

Ерманок М.З. Прессование панелей из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1974. 232 с.

Ерманок М.З., Фейгин В.И. Производство профилей из алюминиевых сплавов. М.: Металлургия, 1972. 272 с.

Перлин И.Л., Райтбарг Л.Х. Теория прессования металлов. М.: Металлургия, 1975. 448 с.

7. Шевакин Ю.Ф., Глейберг А.З. Производство труб. М.: Металлургия, 1968. 440 с.

  1.  Автоматизированный расчет технологических параметров прессования: Методические указания / Ю.Н. Логинов, С.П. Буркин, Е.А. Андрюкова. Свердловск: УПИ, 1988. 37 с.

Хензель А., Шпиттель Т. Расчет энергосиловых параметров в процессах обработки металлов давлением: Справочник. М.: Металлургия, 1982. 360 с.

Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Технология прессования специальных сплавов в решениях задач. Учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ, 2000. 69 с.

Логинов Ю.Н., Буркин С.П. Анализ на ЭВМ параметров прессования. Екатеринбург: УПИ, 1994. 36 с.

Основы статистической теории обработки металлов давлением / Б.М. Готлиб, И.А. Добычин, В.М. Баранчиков. М.: Металлургия, 1980. 168 с.

Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением: Учебник для вузов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. 836 с.

Буркин С.П., Логинов Ю.Н. Технология прессования специальных сплавов. Вопросы и задачи. Свердловск: УПИ, 1991. 35 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1

Механические свойства основных сталей и сплавов,

применяемых для изготовления прессового инструмента

Марка

стали,

ГОСТ

Темпера-тура испытаний

, 0С

Временное сопротив-ление

, МПа

Условный предел

текучести, МПа

Относи-тельное

удлинение

, %

Относи-тельное сужение , %

Твердость HRC

5ХНВ

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1450

1270

900

1300

1000

700

10

15

18

42

48

58

42

37

29

5ХНМ

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1270

1160

870

1090

960

850

14

10

14

44

35

62

29

39

35

3Х2В8Ф

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1950

1530

1460

1800

1400

1360

6.4

5.6

8.3

25

-

15

46.5

-

-

5Х2НМФС

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1530

1340

1200

1360

1360

1170

8.3

11

13.8

15

39

56

48

-

-

4ХМФС

(40ХСМФ)

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1780

1500

1320

1620

1300

1200

12

12

11

55

48

50

47

-

-

4Х4ВМФС

(ДИ-22)

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1780

1500

1260

1600

1330

1120

9

10

11

38

45

50

48.5

-

-

4Х5В2ФС

(ЭИ958)

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1860

1560

1300

1550

1420

1150

11

10

10

50

47

50

47.5

-

-

3Х3М3Ф

ГОСТ 5950-73

20

400

500

1700

1400

1280

1500

1300

1150

12

10

11

50

50

47

46

-

-

2Х6В8М2К8

ГОСТ 5950-73

20

650

700

1680

1580

1280

1510

1270

1120

11

11

11.5

24

26

26

60

50

47

ХН35ВТЮ

20

500

550

1370

1200

1140

900

810

-

32

21

18

34

38

32

-

-

-

ХН62МВКЮ

20

700

800

1250

1000

950

880

750

650

24

12

8

28

28

15

-

-

-

Н80БМ

20

700

800

800

630

580

650

450

410

10

7

8

12

14

10

-

-

-

Таблица П2

Марки материала для основного инструмента горизонтального

гидравлического пресса

Номер позиции

Наименование инструмента

Марка материала

1

Матрицы цельные и обоймы сборных матриц

3Х2В8Ф, 3Х3М3Ф 4Х3М2ВФГС

Матричные вставки

ХН51ВМТЮКФР, ХН56ВМКЮ, ХН62МВКЮ, ХН35ВТЮ, ЖС6К, Н80БМ, Н80БМЮ, ВК8, ВК15, ЦМ332

2

Подвижная головка (мундштук) или матричная доска

Сталь 50

3

Матрицедержатель

4Х2В, 0ХН3ВФ, 4Х3М2ВФГС, 4Х4ВМФС, 5Х3В3МФС, 5ХНВ, 5ХНМ, 3ХВ4СФ, 4Х5В2ФС

4

Промежуточная втулка

5ХНВ, 5ХНМ

5

Иглы диаметром, мм:

- менее 20 и носики бутылочных игл

- 20-35

- 35-50

- 50-70

- более 70

ХН62МВКЮ, 5Х3В3МФС, ЖС6К

5Х3В3МФС, 4Х3М2ВФГС, 3Х2В8Ф

3Х2В8Ф, 4Х4ВМФС, 3Х3М3Ф

4Х4ВМФС, 4ХВ2С, 3Х3М3Ф

38ХН3МФА, 3Х3М3Ф

6

Пресс-шайба

3Х2В8, 4ХВ2С, 4Х8В2, 38ХН3МФА, 3Х3М3Ф

7

Втулка внутренняя (рабочая)

4Х2В, 0ХН3ВФ, 38ХН3МФА, 5ХНВ,5ХНМ, 3ХВ4СФ, 3Х3М3Ф

8

Иглодержатель

4Х2В, 0ХН3ВФ

9

Пресс-штемпель

4Х2В, 0ХН3ВФ, 7Х3, 38ХН3МФА, 5ХНВ, 5ХНМ, 3Х2В8Ф

Таблица П3

Размеры основного инструмента типовых гидравлических прессов [1]

Размеры инструмента, мм

Вид

инструмента

вертикальных прессов усилием

горизонтальных прессов

усилием

6 МН

10 МН

10-20 МН

30-50 МН

80 МН

200 МН

Рабочая втулка *

80, 85, 100, 120

130, 150, 180, 205

150, 180, 205, 255

205, 255, 306, 408, 450

306, 408, 450, 500, 650

450, 500, 650-800

Пресс-штемпели

75-115

125-195

145-245

195-440

295-640

435-780

Пресс-шайбы

80-120

130-205

150-255

205-450

306-650

450-800

Матрицедержатели

80-120

130-205

150-255

205-450

306-650

450-800

Иглодержатели

-

-

40-80

60-100

120-480

250-600

Иглы

15-40

20-60

15-80

40-280

100-450

230-570

Матрицы:

  одноканальные

80-120

80-160

90-160

90-350

160-500

200-780

  многоканальные

-

-

120-160

120-200

-

-

*Указаны внутренний диаметр рабочих втулок и наружный диаметр остального инструмента. Длина рабочих втулок составляет 400-500 мм на вертикальных и 750-1400 мм на горизонтальных прессах.

Текст программы расчета на прочность многослойного контейнера

1 COLOR 1,2

2 REM прочностной расчет контейнера гидpавлическoгo пpесса

3 DIM Q(10),E(10),D1(10),D2(10),P1(10),P2(10),T1(10),T2(10),R1(10),R2(10),S1(10),S2(10)

4 SCREEN 2 :COLOR 1,1:CLS: FOR I=1 TO 9 : PRINT : NEXT I

5 PRINT "       ███████████████████████████████████████████████████████████"

6 PRINT "       ██▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒██"

7 PRINT "       ██▒▒        ПРОЧНОСТНОЙ   РАСЧЕТ   КОНТЕЙНЕРА          ▒▒██"

8 PRINT "       ██▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒██"

9 PRINT "       ███████████████████████████████████████████████████████████"

10 COLOR 1,1:FOR I=1 TO 10: PRINT : NEXT I : PRINT "Для выполнения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

11 FOR I=1 TO 30 : PRINT : NEXT I :  PRINT "Укажите имя файла для pезультатов pасчета                   ";:INPUT f$

12 FOR I=1 TO 30 : PRINT : NEXT I

13 PRINT "Укажите количество бандажей (втулок) в контейнере           ";:INPUT N

15 FOR I=1 TO N

17 if i=1 then PRINT "Введите значение внутреннего диаметра рабочей втулки,мм     ";:INPUT D1(I) :go to 25

20 PRINT "Введите значение внутреннего диаметра "I-1"-го бандажа,мм     ";:INPUT D1(I)

25 IF I>1 THEN D2(I-1)=D1(I)

30 NEXT I

32 if n=1 then priNT "Введите значение внешнего диаметра контейнера    ,мм        ";:INPUT D2(N):go to 40

35 PRINT "Введите значение внешнего диаметра "N-1"-го бандажа,мм        ";:INPUT D2(N)

40 PRINT "Укажите величину усилия прессования на пресс-шайбе, МН      ";:INPUT P

45 K=4*P/(3.14159*(D1(1)/1000)^2)

50 PRINT USING "Давление на пресс-шайбе, МПА                                 ####.# ";K

55 K1=K*.6 : K2=K*.9

60 PRINT "Диапазон возможных давлений на внутренней стенке рабочей"

61 PRINT "                                                 втулки:"

62 PRINT

63 PRINT USING "            ####.#      -     ####.#  ,МПА";K1,K2

64 PRINT

65 PRINT "Укажите выбранное значение внутреннего давления, МПА        ";:INPUT P1(1)

70 IF N=1 THEN GOTO 120

75 FOR I=1 TO N-1

80 PRINT "Задайтесь величиной относительного натяга :"

85 PRINT "-при горячей посадке бандажа "I+1" на втулку "I"              ";:INPUT Q(I)

86 T=(Q(I)/(1.2*(10^-5)))+100!

90 P2(I)=2.15*100*1000*Q(I)*(D1(I+1)^2-D1(1)^2)*(D2(I+1)^2-D1(I+1)^2)

91 P2(I)=P2(I)/((2*D1(I+1)^2*(D2(I+1)^2-D1(1)^2)))

92 PRINT USING "Температура нагрева   ##-го бандажа, °С                      ####";I+1,T

95 PRINT USING "Давление натяга бандажа  ##   на втулку  ## ,МПА             ####.#";I+1,I,P2(I)

100 PRINT "Устраивают ли Вас такие температура и давление (Д,Н)        ";:INPUT V$

105 IF V$="Н" THEN PRINT "Укажите новое значение относительного натяга":GOTO 85

106 IF V$="N" THEN PRINT "Укажите новое значение относительного натяга":GOTO 85

107 IF V$="н" THEN PRINT "Укажите новое значение относительного натяга":GOTO 85

108 IF V$="n" THEN PRINT "Укажите новое значение относительного натяга":GOTO 85

110 P1(I+1)=P2(I)

115 NEXT I : P2(N)=0 : Q(N)=0

120 J=1

125 PRINT "Величина предельных   напряжений  для "J"-ой  втулки , МПА  "

130 PRINT "(для получения справки о предельных напряжениях введите 0)  ";:INPUT E(J)

132 IF E(J)<.5 THEN GOSUB 1800

133 J=J+1

134 IF J<=N THEN GOTO 125

135 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

150 REM расчет напряжений в бандажах

155 REM напряжения от давления прессования

160 FOR J=1 TO N

165 X=P1(1) : Y=0

170 B=D1(1) : H=D2(N)

175 D=D1(J)

180 GOSUB 500

185 T1(J)=T : REM тангециальное

190 R1(J)=R : REM радиальное

195 IF J=1 THEN GOTO 205

200 T2(J-1)=T1(J) : R2(J-1)=R1(J)

205 NEXT J

210 D=D2(N) : GOSUB 500

215 T2(N)=T : R2(N)=R

230 REM напряжения от натяга

232 REM напряжения на внутренних волокнах

240 FOR J=2 TO N

245 X=P1(J) : Y=0

250 B=D1(J) : H=D2(N)

255 FOR I=J TO N

260 D=D1(I) : GOSUB 500

265 T1(I)=T1(I)+T : R1(I)=R1(I)+R

270 IF I>J THEN T2(I-1)=T2(I-1)+T : R2(I-1)=R2(I-1)+R

275 IF I=N THEN D=D2(N) : GOSUB 500 : T2(N)=T2(N)+T : R2(N)=R2(N)+R

285 NEXT I : NEXT J

300 REM напряжения во внешних втулках

305 FOR J=1 TO N

310 X=0 : Y=P2(J)

315 B=D1(1) : H=D2(J)

320 FOR I=1 TO J

325 D=D1(I) : GOSUB 500

330 T1(I)=T1(I)+T : R1(I)=R1(I)+R

332 IF I<>1 THEN T2(I-1)=T2(I-1)+T : R2(I-1)=R2(I-1)+R

335 IF I=J THEN D=D2(J) : GOSUB 500 : T2(I)=T2(I)+T : R2(I)=R2(I)+R

340 NEXT I : NEXT J

345 REM эквивалентные напряжения

350 FOR J=1 TO N

355 T=T1(J) : R=R1(J) : GOSUB 600 : S1(J)=S

360 T=T2(J) : R=R2(J) : GOSUB 600 : S2(J)=S

365 NEXT J

368 PALETTE 0,0 : CLS

370 s100=0

371 if s100=0 then open "o",#1,"con"

372 if s100=1 then open "o",#1,f$

374 FOR I=1 TO 5 : PRINT#1, : NEXT I

375 PRINT#1, "                                                           Таблица"

376 PRINT#1,

377 PRINT#1, "             Результаты прочностного расчета контейнера          "

378 PRINT#1,

380 PRINT#1, "────┬────────┬───────────────┬──────────────────────────────┬────────      "

381 PRINT#1, "    │Внутрен-│   Величина    │   Н а п р я ж е н и я, МПА   │Коэффи-       "

382 PRINT#1, "Но- │ний диа-│    натяга     ├────────┬─────────────────────┤ циент        "

383 PRINT#1, "мер │  метр  ├───────┬───────┤        │    Эквивалентные    │запаса        "

384 PRINT#1, "втул│втулки, │Относи-│ Абсо- │ Натяга ├──────────┬──────────┤ проч-        "

385 PRINT#1, "ки  │   мм   │тельный│лютный,│        │Внутренний│ Наружный │ ности        "

386 PRINT#1, "    │        │       │  мм   │        │   слой   │   слой   │              "

387 PRINT#1, "────┼────────┼───────┼───────┼────────┼──────────┼──────────┼────────      "

388 FOR J=1 TO N

390 Z=E(J)/S1(J)

391 IF S2(J)>S1(J) THEN Z=E(J)/S2(J)

392 PRINT#1, USING " ## │####.#  │#.#### │####.# │#####.# │######.#  │######.#  │ ##.##  ";J,D1(J),Q(J),Q(J)*D2(J),P2(J),S1(J),S2(J),Z

393 NEXT J

394 PRINT#1, "────┴────────┴───────┴───────┴────────┴──────────┴──────────┴────────      "

395 if s100=0 then close #1 : s100=1 : go to 371

396 FOR I=1 TO 22 : PRINT :NEXT I

400 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

401 GOTO 630

405 FOR I=1 TO 22 : PRINT :NEXT I

407 PRINT "Хотите повторить расчет с новыми параметрами (Д,Н)         ";:INPUT V$

410 IF V$="Д" THEN GOTO 10

415 IF V$="D" THEN GOTO 10

420 IF V$="д" THEN GOTO 10

425 IF V$="d" THEn GOTO 10

430 CLS: FOR I=1 TO 9 : PRINT : NEXT I

431 PRINT "███████████████████████████████████████████████████████████"

432 PRINT "██▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒██"

433 PRINT "██▒▒    ПРОЧНОСТНОЙ   РАСЧЕТ   КОНТЕЙНЕРА  ЗАКОНЧЕН    ▒▒██"

434 PRINT "██▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒▒██"

435 PRINT "███████████████████████████████████████████████████████████"

436 FOR I=1 TO 10: PRINT : NEXT I

440 PRINT "Для выхода из программы  нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

450 system : END

500 REM расчет тангециальных (т) и радиальных (р) напряжений

510 A=(X*B^2-Y*H^2)/(H^2-B^2)

520 A1=(X-Y)*B^2*H^2/((H^2-B^2)*D^2)

530 T=A+A1 : R=A-A1

550 RETURN

600 REM расчет эквивалентных напряжений

610 S=SQR(T^2+R^2-T*R)

620 RETURN

630 PRINT "Хотите проверить распределение напряжений в бандажах     "

635 PRINT "             контейнера (Д,Н)                                ";:INPUT V$

636 IF V$="Н" THEN GOTO 710

637 IF V$="N" THEN GOTO 710

638 IF V$="n" THEN GOTO 710

639 IF V$="н" THEN GOTO 710

642 PALETTE 0,0 : CLS

645 if s100=0 then open "o",#1,"con"

648 FOR I=1 TO 5 : PRINT#1, : NEXT I

650 PRINT#1, "                                                         Таблица "

651 PRINT#1,

655 PRINT#1, "                Распределение напряжений в контейнере               "

656 PRINT#1,

660 PRINt#1, "   ─────┬────────────────┬──────────────────────────────────────────"

665 PRINT#1, "        │    Диаметры    │       Н а п р я ж е н и я, МПА           "

666 PRINT#1, "   Номер│   втулки, мм   ├────────────────────┬─────────────────────"

667 PRINT#1, "   втул-├───────┬────────┤   Тангенциальные   │     Радиальные      "

668 PRINT#1, "    ки  │       │        ├──────────┬─────────┼──────────┬──────────"

669 PRINT#1, "        │ Внут- │Внешний │ Внутрен- │ Внешние │ Внутрен- │ Внешние  "

670 PRINT#1, "        │ ренний│        │ ние слои │  слои   │ ние слои │  слои    "

671 PRINT#1, "   ─────┼───────┼────────┼──────────┼─────────┼──────────┼─────────"

675 FOR J=1 TO N

680 PRINT#1, USING "     ## │####.# │#####.# │ #####.#  │#####.#  │######.## │#####.#";J,D1(J),D2(J),T1(J),T2(J),R1(J),R2(J)

685 NEXT J

686 PRINT#1, "   ─────┴───────┴────────┴──────────┴─────────┴──────────┴─────────"

690 if s100=1 then close #1 : s100=0 : go to 643

692 FOR I=1 TO 22 : PRINT : NEXT I

695 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

700 REM GOTO 800

710 close #1 : CLS

720 FOR I=1 TO (15-n) : PRINT :NEXT I

721 PRINT  "                                                 ────────┬─────────────────────"

722 PRINT  "                                                 Внутрен-│    Эквивалентные    "

723 PRINT  "                                                 ний диа-│     напряжения,     "

724 PRINT  "                                                   метр  │         МПа         "

725 PRINT  "                                                  втулки,├──────────┬──────────"

726 PRINT  "                                                    мм   │ВнутреннийНаружный "

727 PRINT  "                                                         │   слой   │   слой   "

728 PRINT  "                                                 ────────┼──────────┼──────────"

755 FOR J=1 TO N

760 PRINT USING  "                                                 #####.# │######.#  │######.#";D1(J),S1(J),S2(J)

770 NEXT J

820 COLOR 1,1

870 M=D2(N)/200

880 FOR I=1 TO N : D2(I)=INT(D2(I)/M) : D1(I+1)=D2(I) : NEXT I

890 D2(N)=INT(D2(N)) : D1(1)=INT(D1(1)/M)

900 FOR I=N TO 1 STEP -1

902 PALETTE 0,0

910 CIRCLE (150,100),D2(I)/2,4

920 REM  PAINT (149,101),I

930 NEXT I

940 CIRCLE (150,100),D1(1)/2,4

950 PAINT (148,102),4

951 M=0

952 FOR I=1 TO N

953 IF S1(I)>M THEN M=S1(I)

954  NEXT I

958 M=(2*M/D2(N)) : IF M<1 THEN M=1:REM  50-маcштаб эпюры

959 FOR I=1 TO N : S1(I)=INT(S1(I)/M) : S2(I)=INT(S2(I)/M)

960 A=(S1(I)-S2(I))/((D2(I)-D1(I))/2)^2

980 FOR J=100 TO 100-S1(I) STEP -1: PSET (150+D1(I)/2,J),2: NEXT J

982 rem

985 FOR J=100 TO 100-S2(I) STEP -1: PSET (150+D2(I)/2,J),2: NEXT J

990 REM LINE (150+D1(I)/2,100-S1(I))-(150+D2(I)/2,100-S2(I))

991 FOR X=0 TO ((D2(I)-D1(I))/2)

992 Y=INT(S2(I)+A*X^2)

994 FOR J=100 TO 100-Y STEP -1

995 PSET (150+D2(I)/2-X,J),2

996 NEXT J : NEXT X : NEXT I

1001 rem построение осевых линий

1003 LINE (150,10)-(150,40),2:PSET (150,60 ),2:LINE (150,80 )-(150,120),2:PSET (150,140),2:LINE (150,160)-(150,190),2

1004 LINE (30,100)-(90,100),2:PSET (110,100),2:LINE (130,100)-(170,100),2:PSET (190,100),2:LINE (210,100)-(270,100),2

1005 REM FOR I=1 TO 250 : PSET (150,I),4 : NEXT I

1010 REM for I = 1 TO 320 : PSET (I,100),4 : NEXT I

1130 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$

1140 rem SCREEN 2

1145 rem SCREEN 0

1146 COLOR 1,1 : CLS

1200 GOTO 405

1800 CLS : PRINT:PRINT

1810 PRINT "          Механические свойства сталей для          "

1850 PRINT "         изготовления прессового инструмента        "

1910 PRINT "                                                 "

1911 PRINT "   ──────────────┬───────────┬───────────┬──────────"

1912 PRINT "                 │ Темпера-  │  Предел   │Условный  "

1913 PRINT "                 │   тура    │ прочности │ предел   "

1914 PRINT "    Марка стали  │ испытания │           │текучести "

1915 PRINT "                 ├───────────┼───────────┼──────────"

1916 PRINT "                 │    °С     │    МПа    │   МПа    "

1917 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

1918 PRINT "       4Х4МВФ    │     20    │   1823    │   1705   "

1919 PRINT "                 │    400    │   1641    │   1490   "

1920 PRINT "                 │    500    │   1470    │   1313   "

1921 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

1922 PRINT "       4Х4НМВФ   │     20    │   1921    │   1803   "

1923 PRINT "                 │    400    │   1741    │   1597   "

1924 PRINT "                 │    500    │   1519    │   1411   "

1925 PRINT "   ──────────────┴───────────┴───────────┴──────────"

1926 if j=1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

1927 if j>1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

1928 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$:CLS

1929 PRINT:PRINT

1930 PRINT "          Механические свойства сталей для          "

1931 PRINT "         изготовления прессового инструмента        "

1932 PRINT "                                                 "

2001 PRINT "   ──────────────┬───────────┬───────────┬──────────"

2002 PRINT "                 │ Темпера-  │  Предел   │Условный  "

2003 PRINT "                 │   тура    │ прочности │ предел   "

2004 PRINT "    Марка стали  │ испытания │           │текучести "

2005 PRINT "                 ├───────────┼───────────┼──────────"

2006 PRINT "                 │    °С     │    МПа    │   МПа    "

2007 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

2008 PRINT "       4Х5В2ФС   │     20    │   1901    │   1744   "

2009 PRINT "                 │    400    │   1666    │   1509   "

2010 PRINT "                 │    500    │   1441    │   1303   "

2011 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

2012 PRINT "       5ХНВ      │     20    │   1216    │   1000   "

2013 PRINT "                 │    400    │    991    │    923   "

2014 PRINT "                 │    500    │    874    │    814   "

2015 PRINT "   ──────────────┴───────────┴───────────┴──────────"

2016 if j=1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

2017 if j>1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

2020 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$:CLS

2025 PRINT:PRINT

2027 PRINT "          Механические свойства сталей для          "

2028 PRINT "         изготовления прессового инструмента        "

2029 PRINT "                                                 "

2030 PRINT "   ──────────────┬───────────┬───────────┬──────────"

2031 PRINT "                 │ Темпера-  │  Предел   │Условный  "

2032 PRINT "                 │   тура    │ прочности │ предел   "

2033 PRINT "    Марка стали  │ испытания │           │текучести "

2034 PRINT "                 ├───────────┼───────────┼──────────"

2035 PRINT "                 │    °С     │    МПа    │   МПа    "

2036 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

2037 PRINT "       4Х5В2ФС   │     20    │   1901    │   1744   "

2038 PRINT "                 │    400    │   1666    │   1509   "

2039 PRINT "                 │    500    │   1441    │   1303   "

2040 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

2046 PRINT "       3Х3В8     │     20    │   1911    │   1764   "

2047 PRINT "                 │    400    │   1499    │   1372   "

2048 PRINT "                 │    500    │   1431    │   1333   "

2049 PRINT "   ──────────────┴───────────┴───────────┴──────────"

2050 if j=1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

2055 if j>1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

2060 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$:CLS

2500 PRINT:PRINT

2900 PRINT "          Механические свойства сталей для          "

2910 PRINT "         изготовления прессового инструмента        "

2920 PRINT "                                                 "

2931 PRINT "   ──────────────┬───────────┬───────────┬──────────"

2942 PRINT "                 │ Темпера-  │  Предел   │Условный  "

2953 PRINT "                 │   тура    │ прочности │ предел   "

2964 PRINT "    Марка стали  │ испытания │           │текучести "

2975 PRINT "                 ├───────────┼───────────┼──────────"

2986 PRINT "                 │    °С     │    МПа    │   МПа    "

3000 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

3042 PRINT "       4Х5М2ФС   │     20    │   2176    │   1784   "

3043 PRINT "                 │    500    │   1578    │   1313   "

3044 PRINT "   ──────────────┼───────────┼───────────┼──────────"

3045 PRINT "       40ХСН2МВФ │     20    │   1862    │   1695   "

3046 PRINT "                 │    480    │   1548    │   1421   "

3047 PRINT "                 │    530    │   1421    │   1343   "

3048 PRINT "   ──────────────┴───────────┴───────────┴──────────"

3050 if j=1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

3055 if j>1 then PRINT "Величина предельных   напряжений для "J"-ой втулки , МПА    ";:INPUT E(J) :IF E(J)>1 THEN GOTO 133

3060 PRINT "Данных по предельным  напряжениям для других сталей нет !"

3100 PRINT "Для продолжения расчетов нажмите клавишу <---┘";:INPUT V$: GOTO 1800: CLS

3150 RETURN

Текст программы проектирования элементов матрицы

Sub Макрос1()

' Макрос1 Макрос

Sheets("Лист3").Select

   Cells.Select

   With Selection.Font

       .Name = "Arial Cyr"

       .Size = 12

       .Strikethrough = False

       .Superscript = False

       .Subscript = False

       .OutlineFont = False

       .Shadow = False

       .Underline = xlUnderlineStyleNone

       .ColorIndex = xlAutomatic

   End With

   Range("A1").Select

   Selection.Font.Bold = True

   Rows("5:78").Select

   Selection.ClearContents

   Cells.Select

   Selection.NumberFormat = "0.00"

   Range("A3").Select

   Selection.NumberFormat = "0"

   Selection.Interior.ColorIndex = 46

   kol = Cells(3, 1).Value

   Range("a5").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Структура области"

   Selection.NumberFormat = "0"

   Range("f5").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "1"

   Range("a6").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Длина области, мм"

   Range("f6").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "5"

   Range("A7").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Ширина области, мм"

   Range("f7").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "20"

   Range("A8").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Длина калибрующего пояска, мм"

   Range("f8").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "6"

   Range("a9").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Периметр области, мм"

   Range("f9").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=2*(R[-3]C+R[-2]C)"

   Range("A10").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Площадь области, мм2"

   Range("f10").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-4]C*R[-3]C"

   Range("A11").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Удельный периметр, 1/мм"

   Range("f11").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-2]C/R[-1]C"

   Range("a12").Select

Rem Цикл для всех областей за исключением первой

  For i = 2 To kol

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Структура области"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   Selection.NumberFormat = "0"

   ActiveCell.FormulaR1C1 = i

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Длина области, мм"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "5"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Ширина области, мм"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "15"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Периметр области, мм"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=2*(R[-2]C+R[-1]C)"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Площадь области, мм2"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-3]C*R[-2]C"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Удельный периметр, 1/мм"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R[-2]C/R[-1]C"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "Длина калибрующего пояска, мм"

   ActiveCell.Offset(0, 5).Range("a1").Select

   ActiveCell.FormulaR1C1 = "=R8C6*R11C6/R[-1]C"

   ActiveCell.Offset(1, -5).Range("a1").Select

   Next i

End Sub


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78681. СВОЕВОЛИЕ И СМИРЕНИЕ КАК МОТИВЫ ТВОРЧЕСКИХ ИНТУИЦИЙ 904.5 KB
  Актуальность темы заявленной диссертации «Своеволие и смирение как мотивы творческих интуиций А.С. Пушкина» определяется положением дел в современной отечественной пушкинистике, которое обусловлено значительным пересмотром отношения к русской классической литературе, происходящим в наше время.
78682. Организационно-содержательное обеспечение процесса формирования готовности будущих педагогов физической культуры к учебно-воспитательной деятельности с трудными подростками 1.07 MB
  Готовность педагога физической культуры к результативной учебно-воспитательной деятельности с трудными детьми и подростками с учетом ее особенностей определяется реализацией системы профессиональной подготовки ориентированной на такую деятельность.
78683. КОРПОРАТИВНАЯ ОТЧЁТНОСТЬ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ 1.63 MB
  Традиционный способ подготовки отчетности, а также содержание отчетности за последнее время стало подвергаться общественному недоверию в связи с рядом банкротств и финансовых скандалов. Это отрицательным образом сказалось на всех участниках, задействованных в рыночных отношениях.
78684. Комплексний історико-правовий аналіз інституту адвокатури в Україні 898 KB
  Інститут адвокатури у такому вигляді, як він існує в наш час, володіє рядом властивостей, які ми вважаємо самі по собі зрозумілими. Проте визнання суспільством ролі адвокатури як єдиного незалежного професійного правозахисного інституту, покликаного захищати права та свободи...
78685. НЕПОСРЕДСТВЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ СОЧЕТАННЫХ ОПЕРАЦИЙ ТРАНСМИОКАРДИАЛЬНОЙ ЛАЗЕРНОЙ РЕВАСКУЛЯРИЗАЦИИ И АОРТОКОРОНАРНОГО ШУНТИРОВАНИЯ У БОЛЬНЫХ ИБС 4.98 MB
  Они изучали теоретическую возможность поступления крови в миокард прямо из полости левого желудочка по специально созданным каналам. За основу принималась модель перфузии миокарда у рептилий, у которых система коронарных артерий отсутствует, а кровь доставляется из полости сердца в синусоиды.
78686. КАТАМНЕЗ ЛИЦ, УВОЛЕННЫХ ИЗ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ С ПОГРАНИЧНЫМИ ПСИХИЧЕСКИМИ РАССТРОЙСТВАМИ 6.55 MB
  Для достижения цели были сформулированы следующие задачи: Изучить зависимость показателей катамнеза от клиники психических расстройств инициального периода болезни. Проанализировать динамику психического состояния и качество социальной адаптации военнослужащих с разной выраженностью...
78687. УПРАВЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ РАЗВИТИЕМ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ 3.33 MB
  Необходимость шагов инновационного развития экономики России, направленных, в частности, на решение проблем восстановления производственного потенциала и дальнейшего развития конкурентоспособности различных народнохозяйственных комплексов и, в первую очередь, промышленности...
78688. Управление рисками инвестиционных проектов в пищевой промышленности 2.75 MB
  В третьей главе диссертации Методические аспекты управления рисками инвестиционных проектов в пищевой промышленности выявлены методы защиты от рисков; разработаны механизмы оптимизации защитных мероприятий реализуемых при...
78689. Роль инновационных социотехнических систем в переходе к устойчивому развитию (философские аспекты) 2.79 MB
  Современное общество, подобно современному программному обеспечению, характеризуется как общество, структуры которого подвергаются постоянному обновлению. Находясь в подвижном состоянии, общество обновляет и трансформирует все свои системы, постоянно приближаясь к наиболее комфортному состоянию.