RU2570604C1 - Method of determination of tool strength - Google Patents

Method of determination of tool strength Download PDF

Info

Publication number
RU2570604C1
RU2570604C1 RU2014133443/02A RU2014133443A RU2570604C1 RU 2570604 C1 RU2570604 C1 RU 2570604C1 RU 2014133443/02 A RU2014133443/02 A RU 2014133443/02A RU 2014133443 A RU2014133443 A RU 2014133443A RU 2570604 C1 RU2570604 C1 RU 2570604C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
plane
coercive force
value
press
Prior art date
Application number
RU2014133443/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анна Владимировна Корнилова
Идармач Магомедович Идармачев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН")
Priority to RU2014133443/02A priority Critical patent/RU2570604C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2570604C1 publication Critical patent/RU2570604C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: to determine strength of tool operating as part of press for metals cold work by pressure at work load in plane, perpendicular to treatment plane, coercitive force is measured at most loaded areas of tool during its operation. Measurement is performed treatment plane in directions parallel and perpendicular plane of work load acting on tool. The obtained values are compared with critical values, and current life time of the tool is estimated. For estimation minimum of values of the current life time calculated according to specified equations is used.
EFFECT: as result during determination of the tool strength effect of the tool design and material, degree of wear and work load on the process operation are considered, this increases accuracy of determination.
2 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано, преимущественно, как метод достоверного определения стойкости инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением с обеспечением рабочей нагрузки на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, основанный на корреляции между магнитными и физико-механическими свойствами.The invention relates to mechanical engineering and can be used mainly as a method for reliably determining the durability of a tool operating as part of a press for cold metal forming with a working load on the tool in a plane perpendicular to the processing plane, based on the correlation between magnetic and physical-mechanical properties.

Из уровня техники известен способ определения стойкости инструмента по формуле, предложенной Романовским В.П. («Справочник по холодной штамповке». - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1979. - 782 с, ил., стр.600):The prior art method for determining the tool life according to the formula proposed by Romanovsky V.P. ("Handbook of cold stamping." - L .: Engineering. Leningrad. Department. 1979. - 782 s., Ill., P. 600):

Figure 00000001
Figure 00000001

где s - толщина материала заготовки (мм2),where s is the thickness of the workpiece material (mm 2 ),

σв - предел прочности материала заготовки (кгс/мм2),σ in - the tensile strength of the workpiece material (kgf / mm 2 ),

а - коэффициент, зависящий от вида штампа (например, 16000 -универсально-сборные штампы, 25000 - пробивные штампы, 30000 - вырубные штампы). and - a coefficient depending on the type of stamp (for example, 16000 universal-prefabricated stamps, 25000 - punch stamps, 30,000 - blanking stamps).

Недостатком данного решения является то, что предлагаемая формула учитывает лишь параметры заготовки, а также актуальна только при определенных производственно-технологических условиях, что обусловливает невысокую точность и низкую эффективность известного способа определения стойкости инструмента.The disadvantage of this solution is that the proposed formula takes into account only the parameters of the workpiece, and is also relevant only under certain industrial and technological conditions, which leads to low accuracy and low efficiency of the known method for determining tool life.

Наиболее близким к заявленному - прототипом - является способ эксплуатации прокатного валка, включающий магнитную дефектоскопию путем измерения коэрцитивной силы на поверхности валка перед вводом в работу, эксплуатацию валка и списание, отличающийся тем, что дополнительно периодически проводят магнитную дефектоскопию валка путем измерения распределения коэрцитивной силы по поверхности и при среднем значении коэрцитивной силы, превышающем вдвое среднее значение коэрцитивной силы перед вводом в работу, производят списание валка или проведение низкотемпературного отпуска (RU, заявка на изобретение №2003108187 А, В21В 28/02, опубл. 20.09.2004).Closest to the claimed prototype is a method of operating a roll, including magnetic flaw detection by measuring the coercive force on the surface of the roll before putting it into operation, operating the roll and writing off, characterized in that it additionally periodically conducts magnetic flaw detection of the roll by measuring the distribution of coercive force over the surface and with the average value of the coercive force exceeding twice the average value of the coercive force before putting into operation, write off the roll or low temperature tempering (RU, application for invention No. 2003108187 A, B21B 28/02, publ. September 20, 2004).

К недостаткам прототипа следует отнести его невысокую точность и низкую эффективность, обусловленные отсутствием взаимосвязи замеряемого косвенного параметра - коэрцитивной силы - с реальными параметрами обработки и, как следствие, завышенным запасом прочности.The disadvantages of the prototype include its low accuracy and low efficiency, due to the lack of correlation of the measured indirect parameter - coercive force - with real processing parameters and, as a result, an overestimated margin of safety.

В основу заявленного технического решения была положена задача создания способа максимально достоверного определения стойкости инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением с обеспечением рабочей нагрузки на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, который учитывал бы влияние основных факторов - конструкцию и материал инструмента, конструкцию и степень износа оборудования, график рабочих нагрузок технологической операции и т.д.The claimed technical solution was based on the task of creating a method for the most reliable determination of tool life, working as part of a press for cold metal forming with a working load on the tool in a plane perpendicular to the processing plane, which would take into account the influence of the main factors - the design and material of the tool, the design and degree of wear of the equipment, the schedule of workloads of the technological operation, etc.

Техническим результатом изобретения является оптимизация ресурса инструмента при исключении возможности аварийной ситуации на производстве.The technical result of the invention is the optimization of the resource of the tool while eliminating the possibility of an emergency at work.

Поставленная задача и заявленный технический результат обеспечиваются тем, что в способе определения стойкости инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением с обеспечением рабочей нагрузки на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, включающем измерение коэрцитивной силы на наиболее нагруженных участках инструмента в процессе его эксплуатации, сопоставление полученных значений с критическим и оценку текущего ресурса инструмента, коэрцитивную силу измеряют в плоскости обработки в направлениях, параллельном и перпендикулярном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, а в качестве текущего ресурса принимают наименьшее из рассчитанных значенийThe task and the claimed technical result are ensured by the fact that in the method for determining the durability of a tool operating as a press for cold metal forming with a working load on the tool in a plane perpendicular to the processing plane, including measuring the coercive force on the most loaded parts of the tool during operation, comparing the obtained values with the critical one and assessing the current tool life, the coercive force is measured in the plane of the ar work in the directions parallel and perpendicular to the plane of the work load on the tool, and as the current resource take the smallest of the calculated values

Figure 00000002
Figure 00000002

иand

Figure 00000003
Figure 00000003

где dN - текущий ресурс инструмента,where dN is the current resource of the instrument,

dHc1 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, параллельном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, А/м;dH c1 is the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the tool working part, measured in a direction parallel to the plane of the tool working load, A / m;

dHc2 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, перпендикулярном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, А/м;dH c2 is the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the tool working part, measured in the direction perpendicular to the plane of the tool work load, A / m;

Χ1 - предел прочности материала заготовки (МПа),Χ 1 - tensile strength of the workpiece material (MPa),

Х2 - предел прочности материала инструмента (МПа),X 2 - tensile strength of the tool material (MPa),

Х3 - количество перешлифовок инструмента,X 3 - the number of resurfacing of the tool,

Х4 - количество деталей, уже обработанных инструментом на текущий момент,X 4 - the number of parts already processed by the tool at the moment,

Х5 - толщина листа заготовки (мм),X 5 - the thickness of the workpiece sheet (mm),

Х6 - номинальная сила пресса (кН).X 6 - rated press force (kN).

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного технического решения, позволил установить, что не обнаружены аналоги, характеризующиеся признаками и связями между ними, идентичными или эквивалентными всем существенным признакам заявленного технического решения, а выбранный из выявленных аналогов прототип (как наиболее близкий по совокупности признаков аналог) позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявленном объекте изобретения, изложенных в формуле.An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed technical solution, made it possible to establish that no analogues were found that are characterized by signs and relationships between them, identical or equivalent to all essential features of the claimed technical solutions, and the prototype selected from the identified analogues (as the analogue closest in terms of the totality of features) made it possible to identify the essential essential (in relation to the technical result perceived by the applicant) distinctive features in the claimed subject matter of the invention set forth in the formula.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствуют условию патентоспособности «новизна» по действующему законодательству.Therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty" under the current law.

Для проверки соответствия заявленного технического решения требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных из уровня техники сходных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения, результаты которого показывают, что заявленное техническое решение не следует (для специалиста) явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники (определенного заявителем) не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного технического решения преобразований на достижение усматриваемого заявителем технического результата.In order to verify the conformity of the claimed technical solution to the requirement of the patentability condition “inventive step”, the applicant conducted an additional search of similar solutions known from the prior art in order to identify features that match the distinctive features of the claimed technical solution, the results of which show that the claimed technical solution does not follow ( for a specialist) explicitly from the prior art, since the influence of the prior art (as determined by the applicant) does not reveal transformations provided for by the essential features of the claimed technical solution for achieving the technical result perceived by the applicant.

В частности, заявленным техническим решением не предусматриваются следующие преобразования известного объекта-прототипа:In particular, the claimed technical solution does not provide for the following transformations of the known prototype object:

- дополнение известного объекта каким-либо известным признаком, присоединяемым к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;- addition of a well-known object by any well-known sign, attached to it according to known rules, to achieve a technical result, in respect of which the influence of such additions is established;

- замена какого-либо признака известного объекта другим известным признаком для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;- replacement of any sign of a known object with another well-known sign to achieve a technical result, in respect of which the influence of such a replacement is established;

- исключение какого-либо признака известного объекта с одновременным исключением обусловленной наличием этого признака функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;- the exclusion of any sign of a known object with the simultaneous exclusion due to the presence of this sign of the function and the achievement of the usual result for this exclusion;

- увеличение количества однотипных признаков в известном объекте для усиления технического результата, обусловленного наличием в объекте именно таких признаков;- an increase in the number of similar features in a known object to enhance the technical result due to the presence of just such signs in the object;

- выполнение известного объекта или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала;- the implementation of a known object or part of it from a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material;

- создание объекта, включающего известные признаки, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами признаков этого объекта и связей между ними.- the creation of an object that includes known features, the choice of which and the relationship between them are based on known rules and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the features of this object and the relationships between them.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию условия патентоспособности «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of the patentability condition "inventive step" under applicable law.

Сущность заявленного способа поясняется графическими материалами, где на Фиг. 1 представлена диаграмма значения коэрцитивной силы в плоскости обработки в системе координат ОХ-ΟΖ, где ОХ - направление, параллельное плоскости рабочей нагрузки на инструмент (фактически - параллельное фронту пресса), ΟΖ - направление, перпендикулярное плоскости рабочей нагрузки на инструмент (фактически - перпендикулярное фронту пресса).The essence of the claimed method is illustrated by graphic materials, where in FIG. Figure 1 shows a diagram of the value of the coercive force in the machining plane in the coordinate system ОХ-ΟΖ, where ОХ is the direction parallel to the plane of the work load on the tool (actually parallel to the front of the press), ΟΖ is the direction perpendicular to the plane of the work load on the tool (actually - perpendicular to the front press).

В качестве основного контролируемого параметра принимается коэрцитивная сила Hc (А/м), так как она однозначно связана с остаточной пластической деформацией, т.е. с уровнем повреждаемости металла.The coercive force H c (A / m) is taken as the main controlled parameter, since it is uniquely associated with residual plastic deformation, i.e. with the level of damage to the metal.

Из диаграммы (на Фиг. 1 - пример, в процессе исследования получено множество диаграмм) следует, что для инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением с обеспечением рабочей нагрузки на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, максимальные значения коэрцитивной силы практически в 100% случаев получены в направлениях ОХ и/или ΟΖ, что и учтено в формуле изобретения.From the diagram (in Fig. 1 is an example, a lot of diagrams were obtained during the study), it follows that for a tool working as part of a press for cold metal forming with a working load on the tool in a plane perpendicular to the processing plane, the maximum values of the coercive force are practically in 100% of cases received in the directions of OX and / or ΟΖ, which is taken into account in the claims.

В основу предложенного способа положен принцип тестовых измерений перечисленных в формуле изобретения параметров для конкретного процесса обработки конкретной детали конкретным инструментом на конкретном оборудовании с последующим математическим моделированием зависимости определяемого параметра - текущего (остаточного) ресурса инструмента - от вышеозначенных параметров.The proposed method is based on the principle of test measurements of the parameters listed in the claims for a specific process of processing a particular part with a specific tool on specific equipment, followed by mathematical modeling of the dependence of the determined parameter — the current (residual) resource of the tool — on the above parameters.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

1. Измеряется экспериментально или по литературным источникам значение коэрцитивной силы для используемого для изготовления рабочих деталей инструмента, соответствующее предразрушению при рекомендуемых руководящими материалами (ГОСТами и т.д.) термообработках.1. The value of the coercive force for the tool used for the manufacture of working parts is measured experimentally or according to literature, which corresponds to prefracture during heat treatments recommended by the governing materials (GOSTs, etc.).

2. В наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента (определяемом либо по экспертным данным, либо расчетом численными методами) измеряется текущее значение коэрцитивной силы.2. The current value of the coercive force is measured in the most loaded area of the working part of the tool (determined either by expert data or by calculation by numerical methods).

3. Определяются следующие данные: X1 - предел прочности материала заготовки («Справочник по холодной штамповке», 6-е издание переработанное и дополненное. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1971. - 782 с, ил., стр.740-744 или экспериментально), МПа, Х2 - предел прочности материала матрицы (например, по «Марочнику стали и сплавов» под ред. Зубченко А.С. - М.: Машиностроение, 1977. - 380 с. или экспериментально), МПа, Х3 - количество перешлифовок (из технологического журнала цеха), шт, Х4 - количество деталей, снятых со штампа на момент исследования (из технологического журнала цеха), шт, Х5 - толщина листа заготовки (техническое задание), мм, Х6 - номинальная сила пресса (определяется по стандартной методике, например, «Справочник по холодной штамповке», - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1971. - 782 с, ил., стр.22-24, 481), кН.3. The following data are determined: X 1 - tensile strength of the workpiece material ("Handbook of cold stamping", 6th edition revised and enlarged. - L.: Engineering. Leningrad. 1971. - 782 s, ill., p. 740-744 or experimentally), MPa, X 2 — tensile strength of the matrix material (for example, according to “Marochnik steel and alloys” under the editorship of AS Zubchenko - M .: Mechanical Engineering, 1977. - 380 pp. or experimentally ), MPa, X 3 - the number of resurfacing (from the technological magazine of the workshop), pcs, X 4 - the number of parts removed from the stamp at the time of the study (from the technological magazine shop), pcs, Х 5 - thickness of the workpiece sheet (terms of reference), mm, Х 6 - nominal strength of the press (determined by the standard method, for example, “Cold stamping handbook”, - L .: Engineering. Leningrad. 1971. - 782 s, ill., pp. 22-24, 481), kN.

4. По предлагаемым формулам рассчитывается текущий ресурс инструмента по двум направлениям (перпендикулярно и параллельно фронту пресса).4. According to the proposed formulas, the current tool life is calculated in two directions (perpendicular and parallel to the front of the press).

5. При достижении значения dN<1 инструмент следует вывести из эксплуатации, заменив его на новый или восстановленный.5. When the value dN <1 is reached, the tool should be decommissioned by replacing it with a new or restored one.

Оценка надежности полученных уравнений и адекватности модели осуществлялась с помощью коэффициента несовпадения Тейла и критерия Фишера (Ефимова, М.Р. Общая теория статистики: Учебник / Μ.Ρ Ефимова, Е.В. Петрова, В.Н. Румянцев / - М.: ИНФРА-М, 1996, 340 с.) Коэффициент несовпадения Тейла составил: для модели в направлении OX 0,065, в направлении ΟΖ 0,124. Расчетная величина критерия Фишера для модели в направлении оси ОХ составила 340,90, ΟΖ 7,99, что больше теоретической величины (7,20), следовательно, с вероятностью более 99% модель адекватна.The reliability of the obtained equations and the adequacy of the model were assessed using the Tail mismatch coefficient and the Fisher criterion (Efimova, M.R. General statistics theory: Textbook / Μ.Ρ Efimova, E.V. Petrova, V.N. Rumyantsev / - M .: INFRA-M, 1996, 340 p.) Theil mismatch coefficient was: for the model in the direction of OX 0.065, in the direction of ΟΖ 0.124. The calculated value of the Fisher test for the model in the direction of the OX axis was 340.90, ΟΖ 7.99, which is more than the theoretical value (7.20), therefore, with a probability of more than 99%, the model is adequate.

Пример реализации заявленного способа определения стойкости инструмента.An example implementation of the claimed method for determining the tool life.

Матрица штампа изготовлена из материала Х12МФ (ГОСТ 5950-2000). Для этого материала мы провели экспериментальные исследования на образцах из этой стали. Образцы были подвергнуты термообработке (аналогично рабочим деталям штампов):The die matrix is made of material X12MF (GOST 5950-2000). For this material, we conducted experimental studies on samples of this steel. The samples were subjected to heat treatment (similar to the working parts of dies):

- предварительный подогрев до 650-700°С;- preheating to 650-700 ° C;

- окончательный нагрев до 950-1050°С;- final heating to 950-1050 ° C;

- закалка в масло;- quenching in oil;

- отпуск 170-190°С в течение 1,5 часа на воздухе.- vacation 170-190 ° C for 1.5 hours in air.

Полоса была разрезана на элементы размерами 80×300×150 мм механическим способом. Элементы были разрезаны на заготовки для изготовления образцов. При разрезке соблюдалась ориентация образцов относительно основных направлений исходной полосы. При проведении экспериментов использовался также аттестованный прибор КИМ-2М.The strip was cut into elements with dimensions of 80 × 300 × 150 mm mechanically. Elements were cut into blanks for making samples. When cutting, the orientation of the samples with respect to the main directions of the initial strip was observed. During the experiments, the certified KIM-2M device was also used.

Для измерений коэрцитивной силы на образцах согласно ГОСТ 12119.3-98 «Методы определения магнитных свойств и электрических свойств. Метод измерения коэрцитивной силы в разомкнутой магнитной цепи» к объекту контроля предъявляется следующее требование - отношение длины исследуемого объекта к квадратному корню из площади поперечного сечения должно быть не менее десяти. Все исследуемые образцы соответствовали ему. Были применены следующие параметры измерения - ток размагничивания 155 мА, 3 импульса намагничивания.For measuring the coercive force on samples according to GOST 12119.3-98 “Methods for the determination of magnetic properties and electrical properties. The method of measuring the coercive force in an open magnetic circuit ”the following requirement is imposed on the test object - the ratio of the length of the test object to the square root of the cross-sectional area must be at least ten. All test samples corresponded to him. The following measurement parameters were applied - demagnetization current 155 mA, 3 magnetization pulses.

Замеры коэрцитивной силы (А/м) осуществлялись в двух взаимно перпендикулярных направлениях (параллельно и перпендикулярно плоскости рабочей нагрузки на инструмент, или, в производственной терминологии, параллельно и перпендикулярно направлению протяжки), а также после испытания образцов на трещиностойкость (вблизи зоны разрыва) для определения значения коэрцитивной силы, соответствующей моменту предразрушения.The coercive force (A / m) was measured in two mutually perpendicular directions (parallel and perpendicular to the plane of the working load on the tool, or, in production terminology, parallel and perpendicular to the direction of the broach), as well as after testing the samples for crack resistance (near the fracture zone) for determining the value of the coercive force corresponding to the moment of prefracture.

Статистическая обработка экспериментальных данных:Statistical processing of experimental data:

Определение выборочных характеристик (Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 2003. - 576 с, стр.110)Determination of sample characteristics (Wentzel E.S. Probability Theory. M .: Nauka, 2003. - 576 s, p. 110)

1. Среднее значение исследуемой величины1. The average value of the investigated value

Figure 00000004
Figure 00000004

где n - число измерений; Hci - значение каждого из замеров.where n is the number of measurements; H ci is the value of each of the measurements.

2. Дисперсия2. Dispersion

Figure 00000005
Figure 00000005

3. Среднеквадратичное отклонение3. The standard deviation

Figure 00000006
Figure 00000006

4. Диапазон изменения (размах)4. Range of change (range)

Figure 00000007
Figure 00000007

5. Номинальное значение5. Nominal value

Figure 00000008
Figure 00000008

где HCmin, HCmax - соответственно минимальное и максимальное значения коэрцитивной силы по проведенным замерам.where H Cmin , H Cmax are the minimum and maximum values of the coercive force according to the measurements.

6. Коэффициент вариации6. The coefficient of variation

Figure 00000009
Figure 00000009

6. Коэффициент относительной асимметрии6. The coefficient of relative asymmetry

Figure 00000010
Figure 00000010

7. Коэффициент относительного рассеивания7. The coefficient of relative dispersion

Figure 00000011
Figure 00000011

Для выборки H1 (перпендикулярно направлению протяжки) справедливо - H c ¯ = 7027

Figure 00000012
(среднее значение по (1)); σH=839 (среднеквадратичное отклонение по (3)); 2Δ=3014 (размах по (4)); HCH=6914 (номинальное значение по (5)); kV=11,93% (коэффициент вариации по (6); kT=0,08 (коэффициент относительной асимметрии по (7)); α=1,67 (коэффициент относительного рассеяния по (8)). Для выборки Н2 (параллельно направлению протяжки) - H c ¯ = 6675
Figure 00000013
; σH=956; 2Δ=5618; HCH=5864; kV=17,32%; kT=0,25; α=1,20. Для выборки Н3 (предразрушение) - H c ¯ = 8077
Figure 00000014
; σH=429; 2Δ=1507; HCH=8003; kV=5,31%; kT=0,10; α=1,71. Полученные данные сведены в Таблицу 1. Очевидно, что все выборки соответствуют нормальному распределению (Фиг. 2), для которого обязательно выполнение следующих условий (Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 2003. - 576 с, стр.110):For sample H1 (perpendicular to the direction of broaching), H c ¯ = 7027
Figure 00000012
(average value according to (1)); σ H = 839 (standard deviation according to (3)); 2Δ = 3014 (range according to (4)); H CH = 6914 (nominal value according to (5)); k V = 11.93% (coefficient of variation according to (6); k T = 0.08 (coefficient of relative asymmetry according to (7)); α = 1.67 (coefficient of relative scattering according to (8)). For sample H2 ( parallel to the direction of broaching) - H c ¯ = 6675
Figure 00000013
; σ H = 956; 2Δ = 5618; H CH = 5864; k V = 17.32%; k T = 0.25; α = 1.20. For sample H3 (pre-destruction) - H c ¯ = 8077
Figure 00000014
; σ H = 429; 2Δ = 1507; H CH = 8003; k V = 5.31%; k T = 0.10; α = 1.71. The obtained data are summarized in Table 1. It is obvious that all the samples correspond to the normal distribution (Fig. 2), for which the following conditions are mandatory (E. Wentzel, Probability Theory. M .: Nauka, 2003. - 576 s, p. 110 ):

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Для нормального распределения кривая распределения плотности вероятностей описывается следующим уравнением (Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Наука, 2003. - 576 с, стр.112)For a normal distribution, the probability density distribution curve is described by the following equation (E. Wentzel, Probability Theory. M .: Nauka, 2003. - 576 s, p. 112)

Figure 00000017
Figure 00000017

График распределения плотности вероятностей показан на Фиг. 2 Анализ графиков распределения плотностей вероятностей показал, что первичные (для неповрежденного эксплуатационным нагружением материала) и вторичная (соответствующая моменту предразрушения) кривые Гаусса расположены предельно близко друг к другу. Это объясняется тем, что сталь Х12МФ разрушается практически по хрупкому механизму.A probability density distribution graph is shown in FIG. 2 An analysis of the probability density distribution graphs showed that the primary (for intact operational loading of the material) and secondary (corresponding to the pre-fracture) Gaussian curves are located extremely close to each other. This is because the X12MF steel is destroyed by almost a brittle mechanism.

Необходимо определить ресурс матрицы штампа для вырубки-пробивки детали шайба из материала 10 кп ГОСТ 16523-97, толщина материала 1 мм, наружный диаметр 15 мм, внутренний 8 мм. Материал матрицы сталь Х12МФ.It is necessary to determine the life of the die matrix for cutting-punching the details of the washer from 10 kp material GOST 16523-97, material thickness 1 mm, outer diameter 15 mm, inner 8 mm. The matrix material is steel X12MF.

Постоянные параметры:Constant Parameters:

Χ1 - предел прочности материала заготовки, принимаем равным 320 МПа (листовой материал из стали 10 кп ГОСТ 16523-97), Х2 - предел прочности материала матрицы, принимаем 1364 МПа (сталь Х12МФ при вышеуказанных термообработках - экспериментальные исследования авторов), Х5 - толщина листа заготовки 1 мм (техническое задание), Х6 - номинальная сила пресса, принимаем 250 кН (рассчитывается и выбирается по стандартной методике для операции вырубка-пробивка) - площадь среза 72,22 мм2, сопротивление срезу 270 МПа, следовательно, технологическая сила будет являться произведением площади среза на сопротивление срезу и составит 195 кН. Пресс выбирается по силе с запасом 1,25 ближайший из ряда прессов. Выбираем пресс номинальной силой 250 кН, критическое значение коэрцитивной силы, при котором инструмент утрачивает эксплуатационные свойства, H с к р = 8077

Figure 00000018
А/м - принимается средним по выборке экспериментальных данных (табл.1).Χ 1 - tensile strength of the workpiece material, taken equal to 320 MPa (sheet material from steel 10 kp GOST 16523-97), X 2 - tensile strength of the matrix material, taken 1364 MPa (steel X12MF with the above heat treatments - experimental studies of the authors), X 5 - the workpiece sheet thickness is 1 mm (technical specifications), X 6 is the nominal press force, we take 250 kN (calculated and selected according to the standard procedure for the cutting-punching operation) - the cut area is 72.22 mm 2 , the cut resistance is 270 MPa, therefore technological power will be By cutting the shear area to shear resistance, it will be 195 kN. The press is selected by force with a margin of 1.25 the closest from a series of presses. We select a press with a rated force of 250 kN, the critical value of the coercive force, at which the tool loses its operational properties, H from to R = 8077
Figure 00000018
A / m - is taken as the average of the sample of experimental data (Table 1).

Переменные параметры:Variable Parameters:

Х3 - количество перешлифовок инструмента, в начальный момент принимаем для нового штампа 0;X 3 - the number of resurfacing of the tool, at the initial moment we accept 0 for the new stamp;

Х4 - количество деталей, уже обработанных инструментом на текущий момент, в начальный момент принимаем для нового штампа 0;X 4 - the number of parts already processed by the tool at the current moment, at the initial moment we accept 0 for a new stamp;

Нс1 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, параллельном фронту пресса, А/м;N s1 - the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the working part of the tool, measured in a direction parallel to the front of the press, A / m;

Нс2 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, перпендикулярном фронту пресса, А/м.H c2 - the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the working part of the tool, measured in the direction perpendicular to the front of the press, A / m

По предлагаемым формулам определяется ресурс инструмента в направлениях ОХ и ΟΖ. Направление ОХ параллельно фронту пресса, ΟΖ - перпендикулярно ему. Матрица изготовлена и расположена так, что направление протяжки (при изготовлении матрицы) соответствует направлению ОХ.According to the proposed formulas, the tool resource is determined in the directions ОХ and ΟΖ. The direction of the OH is parallel to the front of the press, ΟΖ is perpendicular to it. The matrix is made and located so that the direction of the broach (in the manufacture of the matrix) corresponds to the direction of OX.

Результаты сведены в Таблицу 2 и подтверждают возможность промышленного применения заявленного технического решения.The results are summarized in Table 2 and confirm the possibility of industrial application of the claimed technical solution.

Figure 00000019
Figure 00000019

С учетом изложенного можно сделать вывод о том, что поставленная задача - создание способа максимально достоверного определения стойкости инструмента, работающего в составе пресса для холодной обработки металлов давлением с обеспечением рабочей нагрузки на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, который учитывал бы влияние основных факторов - конструкцию и материал инструмента, конструкцию и степень износа оборудования, график рабочих нагрузок технологической операции и т.д. - решена, заявленный технический результат - оптимизация ресурса инструмента при исключении возможности аварийной ситуации на производстве - достигнут, а техническое решение - способ определения стойкости инструмента - промышленно применимо и соответствует критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень» по действующему законодательству.Based on the foregoing, we can conclude that the task is to create a method for the most reliable determination of tool life, working as part of a press for cold metal forming with a working load on the tool in a plane perpendicular to the processing plane, which would take into account the influence of the main factors - the design and material of the tool, the design and degree of wear of the equipment, the schedule of workloads of the technological operation, etc. - resolved, the claimed technical result — optimization of the tool’s life while eliminating the possibility of an emergency at work — has been achieved, and the technical solution — the method for determining tool life — is industrially applicable and meets the criteria of the invention of “novelty” and “inventive step” under applicable law.

Claims (1)

Способ определения стойкости инструмента, используемого в прессе для холодной обработки металлов давлением при рабочей нагрузке на инструмент в плоскости, перпендикулярной плоскости обработки, включающий измерение коэрцитивной силы на наиболее нагруженных участках инструмента в процессе его эксплуатации, сопоставление полученных значений с критическим и оценку текущего ресурса инструмента, отличающийся тем, что коэрцитивную силу измеряют в плоскости обработки в направлениях, параллельном и перпендикулярном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, а для оценки текущего ресурса инструмента используют наименьшее из значений текущего ресурса инструмента, рассчитанных по следующим формулам:
Figure 00000020

и
Figure 00000021

где dN - текущий ресурс инструмента,
dHc1 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, параллельном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, А/м;
dHc2 - разность между критическим значением и значением коэрцитивной силы в наиболее нагруженном участке рабочей детали инструмента, измеренным в направлении, перпендикулярном плоскости рабочей нагрузки на инструмент, А/м;
Х1 - предел прочности материала заготовки (МПа),
Х2 - предел прочности материала инструмента (МПа),
Х3 - количество перешлифовок инструмента,
Х4 - количество обработанных инструментом деталей на текущий момент,
Х5 - толщина заготовки (мм),
Х6 - номинальная сила пресса (кН).
A method for determining the durability of a tool used in a press for cold metal forming with a working load on a tool in a plane perpendicular to the processing plane, including measuring the coercive force on the most loaded parts of the tool during operation, comparing the obtained values with the critical value and evaluating the current tool life, characterized in that the coercive force is measured in the processing plane in the directions parallel and perpendicular to the plane of the working load narrow to the tool, and to assess the current resource of the tool use the smallest of the values of the current resource of the tool, calculated by the following formulas:
Figure 00000020

and
Figure 00000021

where dN is the current resource of the instrument,
dH c1 is the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the tool working part, measured in a direction parallel to the plane of the tool working load, A / m;
dH c2 is the difference between the critical value and the value of the coercive force in the most loaded section of the tool working part, measured in the direction perpendicular to the plane of the tool work load, A / m;
X 1 - tensile strength of the workpiece material (MPa),
X 2 - tensile strength of the tool material (MPa),
X 3 - the number of resurfacing of the tool,
X 4 - the number of parts processed by the tool at the current moment,
X 5 - the thickness of the workpiece (mm),
X 6 - rated press force (kN).
RU2014133443/02A 2014-08-14 2014-08-14 Method of determination of tool strength RU2570604C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133443/02A RU2570604C1 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method of determination of tool strength

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014133443/02A RU2570604C1 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method of determination of tool strength

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2570604C1 true RU2570604C1 (en) 2015-12-10

Family

ID=54846664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014133443/02A RU2570604C1 (en) 2014-08-14 2014-08-14 Method of determination of tool strength

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2570604C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742740A1 (en) * 1978-03-02 1980-06-25 Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности "Ниитавтопром" Apparatus for endurance testing
SU1293562A2 (en) * 1985-04-16 1987-02-28 Харьковский Моторостроительный Завод "Серп И Молот" Method of checking tool resistance
RU2284024C1 (en) * 2005-06-02 2006-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Assembly for measuring resistance of punches to increased temperatures used for extrusion
EP2038630A1 (en) * 2006-06-28 2009-03-25 Ab Skf A method of determining material dependent constants of a metal object based on fatigue testing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU742740A1 (en) * 1978-03-02 1980-06-25 Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности "Ниитавтопром" Apparatus for endurance testing
SU1293562A2 (en) * 1985-04-16 1987-02-28 Харьковский Моторостроительный Завод "Серп И Молот" Method of checking tool resistance
RU2284024C1 (en) * 2005-06-02 2006-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет (ТулГУ) Assembly for measuring resistance of punches to increased temperatures used for extrusion
EP2038630A1 (en) * 2006-06-28 2009-03-25 Ab Skf A method of determining material dependent constants of a metal object based on fatigue testing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Measuring forming limit strains with digital image correlation analysis
JP4814851B2 (en) Estimation method of stretch flange crack in thin plate press forming simulation
Wang et al. Investigation of die radius arc profile on wear behaviour in sheet metal processing of advanced high strength steels
Centeno et al. Novel experimental techniques for the determination of the forming limits at necking and fracture
US6934642B2 (en) Method for determining superficial residual stress as applied to machined, mechanically or thermally processed surfaces
RU2570604C1 (en) Method of determination of tool strength
WO2018169013A1 (en) Method for estimating hardness of cold worked part, and method for acquiring hardness/equivalent plastic strain curve of steel material
García et al. Estimation of the fracture toughness of structural steels by means of the CTOD evaluation on notched small punch specimens
Yoshida et al. Evaluation and improving methods of stretch flangeability
Cuesta et al. Influence of the notch shape of pre-notched small punch specimens on the creep failure time
Kornilova et al. A method of determination of the service life of a die tool with application of magnetic methods of nondestructive control and diagnostics
CN111595697A (en) Method for judging shearing resistance forming capability of material in stamping process
Ilinich et al. Analysis of methods for determining sheared edge formability
Martins et al. Revisiting the empirical relation for the maximum shearing force using plasticity and ductile fracture mechanics
Mahmudi et al. Shear punch creep characteristics of Mg–3Al–1Zn thin sheets
Gutierrez et al. Formability Characterization of 3rd Generation Advanced High-Strength Steel and Application to Forming a B-Pillar
Stahl et al. Residual stresses in parts manufactured by near-net-shape-blanking
Andrés et al. Application of the Small Punch Creep test to predict times to rupture on magnesium alloys
Hilditch et al. Development of the sheared edge in the trimming of steel and light metal sheet: Part 2—Mechanisms and modeling
Bao et al. Finite element simulation of the punch with inclined edge in the sheet metal blanking process
Lee et al. Prediction of punch life in notching process for automatic transmission retainer considering fatigue and wear
Wiesenmayer et al. Determination of the properties of semi-finished parts in blanking processes
JP2008149349A (en) Die for blanking press of sheet and blanking method
ALASHARIF The Effect of Punch Shear Angle on Shear Force During the Piercing Process
Manopulo et al. On the way towards a comprehensive failure modelling for industrial sheet metal stamping processes

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190815