CC BY
9
УДК 621.983
ФОРМИРОВАНИЕ СЕТКИ РИФЛЕЙ НА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОЙ ОБОЛОЧКИ
С. С. Яковлев
Выполнено компьютерное моделирование процесса получения на внутренней поверхности оболочки рифлей или сетки рифлей с локальным утонением стенки с помощью пуансона, имеющего клиновые многозаходные спиральных выступы.
Ключевые слова: рифление, выступы, сетка рифлей, моделирование, QForm.
При эксплуатации металлических оболочек в ряде случаев требуется наличие на их внутренней поверхности рифлей или сетки рифлей. Существующий способ накатывания рифлей или сетки рифлей роликами, которые имеют на поверхности выступы требуемой формы и размеров, используется для получения рифлёной поверхности на головках крепёжных элементов и может быть использован также и для получения рифлёной внутренней поверхности на деталях типа втулок ограниченной длины. Способ малопроизводителен и не позволяет получать рифли глубиной от 0,5 до 2,0 мм. Более производителен способ [1] получения рифлей или сетки рифлей с помощью обработки металлов давлением путём протягивания цилиндрической оболочки (ЦО) через фильеры разного диаметра центральным инструментальным стержнем со спиральными многозаходными выступами требуемого размера и формы. При этом формируют рифли глубиной 0,25...0,55 толщины стенки ЦО. В процесс формоизменения ЦО относительно спиральных выступов не перемещается, в результат чего после завершения операции затрудняет съём ЦО с инструментальной оправки и приводит к повреждению рифлёной поверхности при свинчивании ЦО с инструментальной оправки. Длина инструментального стержня при этом должна быть равна или кратна длине ЦО.
Авторами разработан способ [2], в котором было применено устройство (рис. 1), использующее инструментальный стержень с рабочей оправкой, на внешней рабочей поверхности которой выполнены многозаходные спиральные выступы (МСВ) с требуемым углом подъёма.
ЦО устанавливается в контейнер 1, и инструментальный стержень вводится в полость ЦО, производя локальное деформирование внутренней поверхности на требуемую глубину. В процессе деформирования происходит поворот оправки относительно инструментального стержня. В отличие от известного способа [1] сокращается площадь контакта рабочей поверхности оправки с внутренней поверхностью ЦО, уменьшается нагрузка.
При обратном ходе оправка также совершает поворот относительно инструментального стержня и вывинчивается из ЦО со значительно меньшей силой без повреждения внутренней поверхности оболочки.
330
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Рис. 1. Экспериментальная оснастка для изготовления рифлей на внутренней поверхности металлической оболочки: 1- контейнер; 2 - цилиндрическая оболочка; 3 - инструментальный стержень с оправкой
Для исследования описанного выше способа нанесения рифлей было проведено компьютерное моделирование в программе рБогш, которое позволяет оценить работоспособность технологии и выявить ее особенности [3], не прибегая к дорогостоящим натурным экспериментам.
Математическое моделирование проводилось следующим образом: твердотельные модели заготовки и инструмента, которые были спроектированы в системе автоматического проектирования Компас-3Э, переносятся в модуль подготовки 3Э-геометрии РБИаре для формирования конечно-элементной структуры, пригодной для расчета в программном комплексе РБогш, использующем метод конечных элементов.
Основные условия моделирования: материал заготовки - сталь 10 (изотропный), инструмент абсолютно твердый, операция производится при нормальных условиях. На пуансоне имеются 64 клиновых выступа, высотой К = 2 мм, с углом подъема 20°. Заходный участок пуансона - конусный под углом 60°. Толщина заготовки 5 = 5 мм, внутренний диаметр 210 мм, высота 100 мм. Заготовка помещается в контейнер с диаметром полости 220 мм. Диаметр пуансона по выступам составляет 214 мм, а по впадинам - 210 мм. При заданных геометрических параметрах инструмента осуществлялось локальное утонение стенки оболочки с коэффициентом утонения т =
К/* = 3/5 = 0,4.
На рис. 2 представлен полуфабрикат с нанесёнными рифлями на внутренней поверхности, а на рис. 3 показан график нагрузки без аппроксимации, полученный по результатам расчета в рБогш.
Рис. 2. Полуфабрикат, с нанесёнными рифлями на внутренней
поверхности
331
Время процесса, с
Рис. 3. График технологической силы
Компьютерное моделирование показало, что при заданных геометрических параметрах инструмента и размерах оболочки происходит наплыв металла (рис. 2) и требуется использование мощного прессового оборудования. При этом значительный объем металла уходит в отход в результате возникновения наплыва. По мере движения рабочего инструмента наплыв увеличивается, отделяется в виде стружки и происходит увеличение нагрузки.
Список литературы
1. Способ изготовления оболочки осколочного боеприпаса: пат. № 2171445 РФ. Опубл. 27.07.01. Бюл. № 21.
2. Способ изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки и устройство для его осуществления: пат. №2654410 РФ. Опубл. 17.05.18. Бюл. №14.
3. QForm // ООО «КванторФорм» [Электронный ресурс]. URL: http://www.qform3d.ru/products/qform (дата обращения: 17.04.2019).
Яковлев Сергей Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FORMING A GRID OF RIFFLES ON THE INNER SURFACE OF THE EMPTY SHELL
S.S. Yakovlev
Computer simulation of the process of obtaining a flute or flute mesh on the inner surface of the shell with local wall thinning using a punch having multiple wedge spiral protrusions was performed.
Key words: grooved, protrusions, fluted mesh, modeling, QForm.
Yakovlev Sergey Sergeevich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
