CC BY
0
problems of the new technology are identified, and a device is developed in which it is proposed to use de-forming rollers with a special rounding configuration and a special arrangement of them along the axis. The dimensions of the manufactured conical shell were determined and the calculation of the technological force of screw rolling was performed. Experimental studies were carried out to confirm the calculated data of the technological process performed on the developed equipment. For these purposes, experimental equipment was developed, installed on a universal lathe. Comparing experimental data with theoretical data, the correctness of the calculations was confirmed.
Key words: rotary hood, conical shell, taper angle, lathe, deformation, technological process, screw rolling, experimental tooling.
Levacheva Darya Aleksandrovna, master's, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical science, professor, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-84-85
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ БОКОВОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ
П.В. Пугаев
Данная статья посвящена изучению процессов обработки металлов давлением, которые в настоящее время активно используются для формирования металлических изделий. В работе рассматриваются основные достоинства и перспективы применения этой группы технологий в промышленности. В частности, основной акцент делается на применении холодного объемного выдавливания для получения алюминиевых деталей в виде цилиндрической втулки с центральным утолщением. Проводятся моделирования процесса в программе для оценки процессов обработки давлением, которая называется QFORM, и которая основана на методе конечных элементов. Также в данной работе представлены результаты моделирования, которые выражены в графическом представлении повреждаемости материала и его температуры в процессе формирования конечного изделия. В работе анализируются представленные графики и делаются выводы о том, как влияет радиус закругления кромки матрицы на исследуемые параметры процесса, то есть температуру и повреждаемость, а также оцениваются основные преимущества этого метода для формирования требуемого изделия.
Ключевые слова: повреждаемость, компьютерное моделирование, боковое выдавливание, программный комплекс, цилиндрическая деталь, температура.
В современной промышленности эффективность и качество производства являются важнейшими факторами успешного роста и развития отрасли [1]. Одним из ключевых направлений в производстве является кузнечно-штамповочное, которое сочетает в себе классические методы и новейшие технологии. Кузнечно-штамповочное производство - это ряд технологических процессов, основанных на применении силы для изменения формы металлических заготовок [2-3]. Оно нашло широкое применение в различных отраслях промышленности - автомобильной, машиностроительной, энергетической, аэрокосмической и других.
Одно из преимуществ штамповочного производства - это его высокая производительность, благодаря использованию специальных штампов и высокоскоростного оборудования, возможно автоматизированное производство больших количеств деталей, что позволяет значительно сократить время производства и снизить затраты на рабочую силу [4-6]. Другим важным преимуществом штамповочного производства является его относительно большая экологическая безопасность. В отличие от других методов обработки металла, таких как сварка или литье, этот метод практически не выделяет вредных веществ в окружающую среду. Также важным достоинством штамповки является качество получаемых изделий, которое характеризуется получением деталей с требуемыми размерными и механическими характеристиками, а также высоким качеством получаемых поверхностей и микроструктуры материала.
В последние годы с развитием новых технологических решений кузнечно-штамповочное производство стало более автоматизированным и управляемым. Внедрение компьютерных систем и роботизированных установок позволило повысить качество и точность изготавливаемых изделий, а также улучшить условия работы для персонала. Помимо этого, на процессы обработки металлов давлением в настоящее время оказывают влияние компьютерные технологии, в том числе программные комплексы для оценки и исследования операций. Они позволяют оптимизировать и улучшать технологические процессы, так в данной работе с помощью этого метода оценивается операция бокового выдавливания при получении цилиндрической детали с кольцевыми утолщениями в центре высоты изделия. Оценка проводится с точки зрения влияния радиусов закругления матрицы, непосредственно в которой проводится выдавливание на величины максимальных температур и повреждаемости материала. Эти данные были получены при компьютерном моделировании в программном комплексе QForm [7-10] и приведены на рис. 1 и 2, где соответственно представлены данные о температуре и повреждаемости.
65
% 60
та о.
^ 55
го
а. >-
й 50 о. <и с
I 45 Ь
40
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Радиус закругления, мм
Рис. 1. График температуры
В рассматриваемом случае была реализована холодная штамповка, а именно холодное объемное выдавливание, при этом за счет пластического формоизменения и трения происходит нагрев материала. В данном случае температура с увеличением радиуса скругления кромки матрицы падает, и падение составляет около 20%.
При оценке повреждаемости установлено, что с увеличением радиуса закругления также она падает, как и температура. Снижение повреждаемости в рассматриваемом случае составляет примерно 70%.
О
О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Радиус закругления, мм
Рис. 2. График повреждаемости
В итоге данные, полученные компьютерным моделированием, соответствуют тому, что с увеличением радиуса кромки матрицы изменяются характеристики процесса, так, например, при исследовании данной операции установлено падение температуры и повреждаемости. Данный факт свидетельствует о том, что операция при увеличении радиуса скругления проходит при более благоприятных условиях.
Список литературы
1. Ярушин С.Г. Технологические процессы в машиностроении: учебник для вузов. М.: Издательство Юрайт, 2023. 564 с.
2. Huang Y., Lo Z. Y., Du R. Minimization of the thickness variation in multi-step sheet metal stamping // Journal of Materials Processing Technology, 2006. Vol. 177, No. 1-3. P. 84-86. EDN: KLUARL.
3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 424 с.
4. 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.
5. Бер В.И., Сидельников С.Б., Соколов Р.Е., Иванов Е.В. Технология листовой штамповки: учебное пособие. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. 168 с.
6. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. 304 с
7. Яковлев С.С. Исследование процесса рифления внутренней поверхности заготовки // Проблемы развития предприятий: теория и практика // Сборник статей X Международной научно-практической конференции. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. С. 743-746. EDN: SHXLAD.
8. Пасынков А.А. Исследования энергосиловых параметров высадки концов трубных заготовок в изотермических условиях // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 3. С. 15-23. EDN: WAXNGF.
9. Кухарь В.Д, Яковлев С.С. Исследование процесса получения продольных ребер на наружной поверхности цилиндрической оболочки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 4. С. 343-346. EDN: KMBYYL.
10. Романов П.В. Влияние геометрии инструмента на силовые режимы объемного деформирования в закрытом штампе // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 309-316. EDN: MWUNPR.
Пугаев Павел Владимирович, студент, mpf-tula@„rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STUDY OF LATERAL EXTRUSION OPERATION USING COMPUTER SIMULATION
P.V. Pugaev
This article is devoted to the study of metal forming processes, which are currently actively used to form metal products. The paper discusses the main advantages and prospects for the use of this group of technologies in industry. In particular, the main emphasis is on the use of cold extrusion to produce aluminum parts in the form of a cylindrical bushing with a central thickening. Process simulations are carried out using a forming process evaluation software called QFORM, which is based on the finite element method. This paper also presents modeling results, which are expressed in a graphical representation of the damage-ability of the material and its temperature during the formation of the final product. The work analyzes the presented graphs and draws conclusions about how the radius of curvature of the die edge affects the studied process parameters, that is, temperature and damage, and also evaluates the main advantages of this method for forming the required product.
Key words: damageability, computer modeling, lateral extrusion, software package, cylindrical part, temperature.
Pugaev Pavel Vladimirovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
