CC BY
9
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State
University,
Science advisor: Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-360-362
ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО И ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПРИ ХОЛОДНОМ ВЫДАВЛИВАНИИ
Д.И. Кондаков
Машиностроение является одной из самых важных отраслей промышленности и охватывает множество других секторов экономики. Наиболее распространенным материалом, используемом в промышленности и машиностроении является металл. Металлические детали при этом могут быть изготовлены с помощью различных способов штамповки, резки, электрохимической обработки, литья, сварки, иных металлургических операций. Однако одной из наиболее распространенных является именно обработка металлов давлением. Поэтому анализ операций, связанных с пластическим формоизменением металлических изделий является важной и актуальный на данный момент темой. В данной работе рассматривается влияние трения на максимальные значения интенсивности напряжений и интенсивности деформаций при получении изделия сложной формы методом выдавливания цилиндрической сплошной заготовки в фасонной матрице. Приводятся таблицы с наибольшими полученными исследуемыми данными, которые были получены с помощью компьютерного моделирования в специализированном программном обеспечении. Также в работе проиллюстрирована трехмерная модель детали, также полученная после моделирования методом конечных элементов.
Ключевые слова: холодная штамповка, машиностроение, компьютерное моделирование, объемная штамповка, технологическая сила.
Машиностроение - это обширная отрасль, которая занимается разработкой, производством и эксплуатацией механических устройств и машин. Машиностроение является одной из самых важных отраслей промышленности и охватывает множество других секторов экономики. В машиностроении используются различные компоненты и материалы. Одни из самых популярных материалов - это металлы, такие как сталь, алюминий, медь и титан. В некоторых случаях, для изготовления машин и компонентов используются неметаллические материалы, такие как стекловолокно, композиты и пластмассы. Однако большая часть машиностроительных деталей - металлические. В машиностроении детали могут быть изготовлены с помощью различных способов штамповки, резки, электрохимической обработки, литья, сварки, иных металлургических операций, других методов [1-4]. Обработка давлением, то есть ковка и штамповка занимают особое место в машиностроительной и иных производствах, так как имеет множество преимуществ относительно других методов получения изделий из цветных или черных металлов и их сплавов [5-6].
Одним из процессов, который имеет широкое распространение на различных металлообрабатывающих производствах является выдавливание. Оно может осуществляться и в горячем, и в холодном состоянии, при различных иных начальных условиях. Одним из таких условий является трение. Которое в свою очередь значительно влияет на разные условия протекания процессов пластического изменения формы. В данной работе рассматривается влияние трения на максимальные значения интенсивности напряжений и интенсивности деформаций при получении изделия сложной формы методом выдавливания цилиндрической сплошной заготовки в фасонной матрице. Работа выполнена при помощи программы QForm [7-10], в которой был замоделирован процесс, исследуемый в работе. Результатом моделирования послужило трехмерное изображение детали, приведенное на рис. 1.
Форма изделия соответствует требуемой, так что подобная технология позволяет получать задуманные детали. Далее при помощи моделирования получены значения максимальных интенсивностей деформаций (табл. 1) и напряжений (табл. 2) при разных коэффициентах трения и высотах рабочей кромки матрицы.
Установлено, что на величины максимальных интенсивностей напряжений не оказывает существенного влияния ни коэффициент трения, ни высота рабочей кромки, в данном случае все колебания не превышают нескольких процентов и являются погрешностями расчетов.
Технологии и машины обработки давлением
Трехмерная модель детали
Таблица 1
Максимальные интенсивности деформаций_
Высота рабочей кромки Коэффициент трения Кулона
0,05 0,2 0,5
5 мм 6,17 6,6 11,45
10 мм 6,61 6,71 12,1
15 мм 6,86 6,86 14,05
Таблица 2 Максимальные интенсивности напряжений
Высота рабочей кромки Коэффициент трения Кулона
0,05 0,2 0,5
5 мм 341 315 320
10 мм 334 328 320
15 мм 336 318 320
Максимальные интенсивности деформаций же зависят и от первого и второго исследуемых параметров. При изменении высоты рабочей кромки матрицы интенсивность деформаций увеличивается не более чем на 20% при фиксированном коэффициенте трения. При изменении же трения и фиксированной высоте кромки рост достигает практически 100%.
В данном случае можно сделать следующие выводы:
1. На интенсивность напряжений в данном случае величина трения и высота кромки влияния не оказывает.
2. На интенсивность деформаций величина трения и высота кромки оказывает влияние и с увеличением этих параметров также увеличивается и интенсивность деформаций.
3. Следует уменьшать коэффициент трения за счет применения смазочных жидкостей.
Список литературы
1. Мельников А.С. Научные основы технологии машиностроения: Учебное пособие / А.С. Мельников, М.А. Тамаркин и др. СПб.: Лань, 2018. 420 с.
2. Никифоров А.Д. Современные проблемы науки в области технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 2006. 392 с.
3. Суслов А.Г. Основы технологии машиностроения (для бакалавров). М.: КноРус, 2018. 384 с.
4. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Т.К. Алферова и др.; Под общ. ред. Ю.Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1990. 768 с.
5. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т./ Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1985. Т. 1. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка./ Под ред. Е.И. Семенова, 1985. 568 с.
6. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
7. Герман С.В., Басова Е.М. Моделирование процесса получения неразъемного соединения металлических заготовок с помощью программы QFORM // Металлообрабатывающие комплексы и робото-технические системы - перспективные направления научно-исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов: сборник научных статей II Международной молодежной научно-технической конференции: в 2 томах. Том 1. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2016. С. 81-83.
361
8. Морозов С.В. Определение зависимости сил деформирования от режимов изотермической раскатки, с применением программного комплекса QForm VX // Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении: Научные труды V-й Международной научной конференции/ М.: Издательский дом "Спектр", 2017. С. 173-175.
9. Вобликов Г.А. Анализ температур при проведении операции отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 333-335.
10. Морозов С. А., Морозов А. С., Щенятский А. В. Штамповка с локализацией очага деформации // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 10. С. 429435.
Кондаков Данила Иванович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INVESTIGATION OF THE STRESS AND STRAIN STATE UNDER COLD EXTR USION
D.I. Kondakov
Mechanical engineering is one of the most important industries and covers many other sectors of the economy. The most common material used in industry and engineering is metal. In this case, metal parts can be manufactured using various methods of stamping, cutting, electrochemical processing, casting, welding, and other metallurgical operations. However, one of the most common is precisely the processing of metals by pressure. Therefore, the analysis of operations associated with plastic forming of metal products is an important and relevant topic at the moment. In this paper, we consider the effect of friction on the maximum values of stress intensity and strain intensity when obtaining a product of complex shape by extruding a cylindrical solid work-piece in a shaped matrix. Tables are given with the largest data obtained under study, which were obtained using computer simulation in specialized software. The work also illustrates a three-dimensional model of the part, also obtained after modeling by the finite element method.
Key words: cold stamping, mechanical engineering, computer modeling, die forging, technological
force.
Kondakov Danila Ivanovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.77
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-362-365
РАСЧЁТ КРИВИЗНЫ ЗАГОТОВКИ ИЗ ПРОКАТА ПРИ КОНСОЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ЕЁ
В ПАТРОНЕ
М.Н. Бобков, Д.Е. Бочкова
Одной из составляющих припуска на механическую обработку заготовки, учитывающих пространственные геометрические отклонения поверхности заготовки, является её кривизна. Показано, что в ряде литературных источников для расчёта кривизны заготовки при её консольной установке в патроне представлены зависимости, дающие существенные расхождения в результатах расчётов. Предложена формула для точного определения кривизны заготовки при её консольной установке.
Ключевые слова: заготовка детали, припуск на обработку, составляющие припуска, кривизна заготовки.
Существует два метода определения припусков на обработку резанием: опытно-статистический (табличный) и расчётно-аналитический. Табличный метод определения припусков сравнительно прост и не требует больших затрат времени. Однако использование табличного метода при назначении припусков неизбежно приводит к завышению их величины, обусловливающему возрастание трудоёмкости и себестоимости механической обработки.
362
