Обґрунтування конструкції форми під виливку і штампа для виготовлення клапанів до циліндрів заданого тиску
Автор: Басалик Ігор Ярославович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Технологія формування дозволяє створювати деталі без пошкодження матеріалу. Це забезпечує високу продуктивність та економічність такого виробництва. Сучасні верстати ЧПК забезпечують високу продуктивність технології обробки. Проте, в процесі виготовлення деталі відбувається стружкова обробка, а отже і відходи матеріалу. Кування, з іншого боку, має перевагу в економії матеріалу та покращенні механічних властивостей. Кування за допомогою штампування є поширеним методом гарячого формування. Штам, який складається з декількох частин, є формувальним інструментом. Суть технології полягає у попередньому нагріві матеріалу до відповідної температури. За цієї температури межа текучості матеріалу знижується, і можна формувати матеріал зі значно меншим зусиллям. Штампування характеризується високою продуктивність у поєднанні із достатньою економічністю. Найбільші витрати даного методу ? купівля верстату. Варто відзначити, що технологія виготовлення деталей штампуванням покращує механічні властивості. Об’єкт дослідження: особливості технологічного процесу та обґрунтування критеріїв, що впливають на якість виготовлення корпусів клапанів для циліндрів під тиском. Предмет дослідження: параметри технологічного процесу виготовлення корпусів клапанів для циліндрів під тиском. Мета роботи: розроблення технології та виробничого процесу виготовлення корпусу клапанів для циліндрів під тиском. В даній магістерській роботі розглядалася деталь корпусу клапана, який використовується для балонів високого тиску та є частиною вузла для розподілу газу від балона до місця його обробки чи використання. Серед варіантів виробництва розглядалися різні технології. Їх оцінка базувалася на різних факторах, таких як вимоги до виробничої серії, точність форми, економічна ефективність. Враховуючи всі параметри, було обрано метод гарячого штампування з подальшою обробкою за допомогою стружкової обробки. На початку проектування перевірено технологічність та технологічну доцільність виготовлення деталі. Згодом створено конструкцію поковки з відповідними допусками на обробку та технологічними допусками, які включають фаски. У зв’язку з конструкцією поковки було спроектовано литник. З урахуванням конструкції поковки та литника було розраховано розмір заготовки (блока) діаметром 38 мм та довжиною 70 мм. У наступній частині проектування було визначено одну операцію кування та спроектовано кувальні інструменти. Для полегшення видалення поковки з порожнини було спроектовано ежектор у нижньому штампі. Крім того, було розроблено операції попереднього кування, включаючи різання матеріалу на стрічковій пилі та індукційний двоступеневий нагрів, для більш рівномірного нагріву напівфабрикату та зменшення утворення окалини. Перевірено отримані результати за допомогою числового моделювання Перший варіант моделювання виконано з використанням методу скінченних елементів (МКР) та методу скінченних об’ємів (МКО) для розрахованої заготовки. Дані методи виявили, що матеріал не повністю заповнює порожнину штампа, але зусилля кування були різними. Метод МКР показав зусилля кування 2,5 МН, а метод МКО – 8,3 МН. Через різницю в параметрах зусиль було виконано інші варіанти моделювання з використанням методу МКР. Через особливості компонента було обрано коригування розміру заготовки. Для другого моделювання використовувалася заготовка діаметром 42 мм та довжиною 70 мм. У цьому варіанті матеріал повністю заповнив форму, але утворювався занадто велика окалина (великі втрати матеріалу). Зусилля кування становило 6,8 МН. Третій варіант із розміром заготовки O42 мм та довжиною 65 мм повністю заповнив порожнину. Розроблені фінішні операції ? відпал для зменшення внутрішніх напружень та дробоструминні операції з використанням сталевого грануляту для видалення окалини, домішок та задирок. Ключові слова: CAD, метод скінчених елементів, клапан, ЧПК, числове моделювання.