Теоретическое исследование комбинированного процесса вытяжки и отбортовки в кольцевую матрицу с получением детали типа полутор с П-образным профилем в меридиональном сечении Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ

УДК. 621.7, 539.3

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ И ОТБОРТОВКИ В КОЛЬЦЕВУЮ МАТРИЦУ С ПОЛУЧЕНИЕМ ДЕТАЛИ ТИПА ПОЛУТОР С П-ОБРАЗНЫМ ПРОФИЛЕМ В МЕРИДИОНАЛЬНОМ СЕЧЕНИИ

В. Д. Кухарь, А.Н. Пасько, О. А. Екимова

Рассматривается напряженно-деформированное состояние и силовые параметры комбинированного процесса вытяжки и отбортовки.

Ключевые слова: вытяжка, отбортовка,кольцевая матрица.

Ранее исследовался комбинированный процесс вытяжки и отбортовки с получением детали типа «полутор» полусферического профиля [1] и цилиндрическими стенками [2]. Продолжим исследовать процесс получения детали данного типа, для этого рассмотрим получение детали типа «полутор» с П-образным профилем в меридиональном сечении (рис. 1).

Рассмотрим процесс деформирования той же кольцевой заготовки соответствующим пуансоном П-образного вида в меридиональном сечении, геометрические размеры инструмента следующие (рис. 2): Бп=216мм, с1п=184мм, 11=4мм, 1)л, 221,2мм, с1м=178,8мм.

Рис. 1 Деталь типа «полутор» с П-образным профилем

365

Как и в предыдущем, случае коэффициент вытяжки и отбортовки следующие: Квыт=0,94 Котб=1,085.

Оп

Он

а б

Рис. 2 Геометрические параметры процесса: пуансон - (а),

матрица - (б)

0.02

Рис. 3 Накопленная пластическая деформация в меридиональном

сечении полутора

<> — о

Рис. 4 Пластическая деформация гуу в меридиональном сечении

полутора

Накопленная деформация в меридиональном сечении за весь процесс нагружения показана на рис. 3. Ее максимальные значения локализуются при переходе криволинейной части в цилиндрическую стенку и составляет 0,07 - 0,09. При этом распределение пластической деформации еуу

366

(рис. 4) полностью повторяет картину предыдущего формоизменения [1].

15

Рис. 5 Среднее напряжение в меридиональном сечении

полутора (МПа)

Среднее напряжение, оно же гидростатическое давление, в процессе нагружения неравномерно распределено по меридиональному сечению заготовки, на завершающем этапе формоизменения показано на рисунке 5. Растягивающие напряжения наблюдаются на внутренней части изделия, сжимающие на внешней. Максимальные показатели наблюдаются при начале формоизменения. На завершающем этапе деформирования напряжение становиться относительно однородным по всему объему.

Рис. 6 Характерные точки в меридиональном сечении полутора

Аналогично предыдущим случаям, рассмотрим более подробно напряженно-деформированное состояние кромок внутреннего и внешнего диаметров полутора, точка №1 находится на внутреннем диаметре готового изделия, точка №2 - на внешнем (рис. 6).

Накопленная степень деформации имеет возрастающий характер, и достигает максимального значения при завершении формоизменяющей операции, в первой точке она составляет 0,09, во второй 0,07. Интенсив-

1 о ^ ГЧ 1 / _

ность скоростей деформаций возрастает до значений 7 1/с в первой точке, а

Рис. 7 Показатели деформированного состояния:

1- накопленная степень деформации; 2 - интенсивность скоростей 2- деформаций; а - в точке №1; б - в точке №2

Очевидно, при данной схеме нагружения деформационные показатели на 1% - 2% ниже, чем при формообразовании детали типа «полутор» с цилиндрическими стенками.

Интенсивность напряжений достигает своего максимального значения в первой точке 205 МПа во второй 190 МПа при завершении формообразования. Среднее напряжение является пропорциональным, на внутренней кромке оно постоянно растягивающее - 60МПа , а на внешней сжимающее - -60МПа.

Аналогично, при данной схеме нагружения, и показатели напряженного состояния ниже, чем при формообразовании детали типа «полу-тор» с цилиндрическими стенками.

б

Рис. 8 Показатели напряженного состояния:

1 - интенсивность напряжений; 2 - среднее напряжение; а - в трассируемой точке №1; б - в трассируемой точке №2

Рис. 9 Силовые параметры процесса, зависимость усилия от рабочего хода пуансона

Из графика рис. 9 усилие путь видно, что для реализации процесса требуется технологическая сила порядка 0,09МПа. Максимальное усилие наблюдается, в момент, когда радиус скругления на кольцевом пуансоне

369

пересечет рабочий поясок матрицы.

Таким образом, анализ напряженно-деформированного состояния, в меридиональном сечении заготовок и характерных точках, а так же силовые параметры процесса при различных схемах нагружения, представляет, что на внешнем диаметре получаемых изделий разрушений не предвидится. Однако, в деталях типа «полутор» с цилиндрическими стенками и П-образным профилем наблюдается разность в высотах стенок.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-08-97514.

Список литературы

1. Кухарь В. Д., Бойко О.А. Исследование процесса вытяжки детали «стакан» с помощью программы QForm 2D/3D // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула; ТулГУ, 2012. Вып. 8. С. 29-35.

2. Кухарь В.Д., Бойко О.А. Исследование процесса вытяжки детали «стакан» с помощью программы QForm 2D/3D // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула; ТулГУ, 2012. Вып. 8. С. 29-35.

3. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.

4. Биба Н. А., Стебунов С. А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением // CAD/CAM/CAE Observer No 8 (44), 2008.

Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, доц., aleksey.n.pasko@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Екимова Оксана Анатольевна, асп., Boyko-OA ayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THEORETICAL STUDY OF THE COMBINED PROCESS OF DRA WING AND FLANGING IN A CIRCULAR MATRIX TO GIVE DETAILS OF THE TYPE POLUTOR WITH A U-SHAPED PROFILE IN THE LONGITUDINAL SECTION

V.D. Kuchar, A.N. Pasko, O.A. Ekimova

Discusses the stress-strain state and power parameters of combined процессавытяжки andflanging.

Key words: kitchen, flanging ,ring matrix.

Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, aleksey. n.pasko@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Ekimova Oksana Anatol'evna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University