CC BY
99
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chernyaev Aleksey Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.01; 621.7.04
ВЫТЯЖКА ВЫСОКИХ КВАДРАТНЫХ КОРОБОК
В. Д. Кухарь, А.Н. Малышев, Ю.В. Бессмертная
Представлены теоретические результаты по вытяжке высоких квадратных коробок.
Ключевые слова: вытяжка, квадратная коробчатая деталь, сила, напряжение, деформация.
Согласно рекомендациям В.П. Романовского под высокой квадратной коробкой понимается коробка с соотношениями высоты к ширине Нпр / В > 0,6...0,8, где Нпр и В - высота детали с учетом припуска на обрезку и ширина (длина) коробчатой детали квадратного поперечного сечения соответственно. Такие коробки получают многооперационной вытяжкой, где на первых переходах получают цилиндрические полуфабрикаты, а на последнем из них формируют квадратную коробчатую деталь.
Рассмотрим процесс вытяжки высокой квадратной коробки со сторонами 45 мм и высотой 50 мм, толщиной 1.5 мм (рис. 1). Материал заготовки - сталь 08кп.
В зависимости от общего коэффициента вытяжки и относительной толщины заготовки было определено, что для получения детали с указанными геометрическими размерами необходимы два перехода, на первом из которых из заготовки диаметром 110 мм получаем цилиндрический стакан диаметром 75 мм, на втором переходе вытяжки из него делаем квадратную коробку [1].
В качестве оборудования был выбран гидравлический пресс номинальной силой 50 МН, скорость ползуна 50 мм/с [2]. Коэффициент трения ц=0.15. Зазор между матрицей и прижимом устанавливается минимально необходимым для данной толщины заготовки, и позволяющим не защемлять заготовку, но препятствовать образованию складок.
Расчетные схемы двухоперационного процесса вытяжки «круг-цилиндр - квадрат» представлены на рис. 2.
угл
г0
/
_у
в
Рис. 1. Схема последовательности переходов вытяжки высокой квадратной коробки: - радиус заготовки; - радиус цилиндрического полуфабриката; гуг1- радиус углового закругления;
В- сторона квадрата
Рис. 2. Расчетные схемы процесса: 1 - пуансон; 2 - заготовка; 3 - матрица; 4 - прижим
При реализации первой операции вытяжки никаких особенностей с традиционными процессами вытяжки цилиндрических деталей не выявлено. Однако из картины формоизменения при вытяжке цилиндрической за-
10
готовки в квадратную коробку (рис. 3) следует, что заготовка в процессе деформирования достигает пуансона в середине стороны намного раньше, чем в угловых зонах. Это приводит к возникновению складок, не исчезающих после завершения процесса вытяжки, что можно отнести к дефектам, которые удаляются операцией обрезки края.
Рис. 3. Возможные дефекты в процессе деформирования
На рис. 4 показано изменение величины силы операции вытяжки в процессе деформирования для получения данного изделия. Из графика видно, что величина силы возрастает на начальном этапе, достигая своего максимума, который носит стационарный характер на этапе, составляющем 50 % от длительности процесса, а затем плавно снижается до нуля.
0.08 Р,МН
0.07 -
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 с 1.4
Рис. 4. Зависимость изменения силы Р в процессе деформирования
Одним из важных факторов, определяющих устойчивую реализацию процессов холодной штамповки, является невозможность разрушения материала в процессе пластической деформации.
11
В программном комплексе QForm 2Б/3Б по умолчанию установлена методика прогнозирования разрушения металла Кокрофта - Латама.
Представлена картина распределения значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама в получаемой квадратной коробчатой детали на завершающей стадии процесса (рис. 5).
Из рассмотрения картины критерия разрушения по объему детали пришли к заключению, что для данных геометрических размеров разрушение заготовки не происходит, так как значения критерия Кокрофта - Латама не превышают значения единицы.
Однако можно сделать вывод, что наиболее вероятной областью разрушения является угловая область коробчатой детали, примыкающая к дну.
Рис. 5. Распределение значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама в высокой квадратной коробке
Обозначим эту область характерной точкой Р (рис. 5) и рассмотрим напряженно-деформированное состояние в ней в процессе нагружения (рис. 6, 7).
Далее на рис. 6 представлен характер изменения среднего напряжения в процессе деформирования в угловой зоне перехода от дна к стенке.
Рис. 6. Среднее напряжение в точке Р
12
На графике, изображенном на рис. 7, наблюдается увеличение величины степени деформации на начальном этапе времени, а далее изменения этого параметра не происходит до завершения процесса формообразования.
0.8
£
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 t, с 1.4
Рис. 7. Степень деформации при вытяжке коробчатой детали
в точкеР
Полученные результаты позволяют проектировать технологические процессы вытяжки высоких коробчатых деталей как с точки зрения силовых режимов, так и с точки зрения стабильной реализации процесса на всех стадиях его протекания.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 16-38-00082 мол_а.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
2. Биба Н.В., Стебунов С.А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., Vladimir.D.Kuchar@,tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Малышев Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., amaly-shev@ru. gestamp. com, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана,
Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, ассист., mpf-tiila arambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
13
EXHA USTHIGH SQUARE BOXES V.D. Kuhar, A.N. Malyshev, Y. V. Bessmertnaya
The theoretical results drawn high square boxes are given.
Key words: hood, square box-like detail, strength, stress, strain.
Kuchar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, Vladi-mir.D.Kuchar@,tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Malyshev Aleksandr Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, amaly-shev@ru. gestamp. com, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman,
Bessmertnaya Yuliya Vyaceslavovna, candidate of technical sciences, assistant, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВРЕМЕНИ ДЕФОРМАЦИИ НА СИЛУ ПРИ ДЕФОРМИРОВАНИИ СТРИНГЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С КАНАЛАМИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ
С.Н. Ларин, В.И. Платонов, А. А. Пасынков
На основе выражений для определения силовых параметров процесса деформирования стрингерных конструкций с каналами цилиндрической формы для материалов, подчиняющихся энергетической теории ползучести и повреждаемости был произведен анализ влияния величины давления газа от времени деформирования, обеспечивающего различные величины эквивалентной скорости деформации в куполе детали, постоянные в процессе деформирования.
Ключевые слова: формоизменение, мембрана, деформации, повреждаемость, цилиндрические каналы.
В работах [1 - 6] решена задача о горячем свободном формоизменении длинной прямоугольной оболочки, закрепленной вдоль длинной стороны в предположении постоянной толщины стенки.
Ниже представлены результаты теоретических исследований процесса свободного деформирования узкой прямоугольной мембраны и формообразование угловых элементов конструкции с неравномерным изменением толщины стенки из анизотропного листового материала в условиях кратковременной ползучести.
