CC BY
11
2. Сторожев М. В. Ковка и объемная штамповка стали: справочник: в 2 т. М.: Машиностроение, 1967. Т.1. 435 с.
3. Семенов Е.И. Ковка и штамповка: справочник: в 4 томах. М.: Машиностроение, 1985. Т. 1.
567 с.
Яковлев Сергей Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Подтягин Валентин Эдуардович, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Никишкин Александр Евгеньевич, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
WEAR OF THE TOOL AND CRITERION OF DESTR UCTION OF MATERIAL AT VOLUME STAMPING
S.S. Yakovlev, V.E. Podtyagin, A.E. Nikishkin
The distribution schemes of the Cocroft_Latham parameter, as well as tool wear during die forging, are obtained. Conclusions are drawn about the influence of the radius of curvature of the working tool on these parameters
Key words: tool wear, die forging, fracture criterion, QForm, Cockcroft - lats.
Yakovlev Sergey Sergeevich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Podtyagin Valentin Eduardovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Nikishkin Alexandr Evgenevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State
University
УДК 621.7.04
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИ ХОЛОДНОЙ ВЫСАДКЕ СТЕРЖНЕВЫХ ДЕТАЛЕЙ С ПРЯМОУГОЛЬНОЙ В ПЛАНЕ ГОЛОВКОЙ
Д. А. Глазунов, Ю.К. Филлипов, Ю.Г. Калпин
Исследованию подвергается процесс высадки детали с прямоугольной в плане головкой. Приводится сравнение результатов, полученных экспериментальным путем и в программе Q-Form 3Б.
Ключевые слова: Сила высадки стержневого болта с прямоугольной головкой, сравнение эксперимента с программой Q-Form 3й.
Для использования полученных результатов анализа силовых параметров и общей картины формообразования при высадке прямоугольной в плане головки болта, полученной в программе Q-Form 3D, необходимо оценить достоверность результатов.
Для сравнения результатов математического моделирования с результатами, полученными конечно-элементным моделированием и опытными данными при высадке прямоугольной в плане головки болта, была проведена опытная штамповка в экспериментальном штампе рис 1. Опыт проводился на испытательной машине EU-100 с максимальной силой смыкания в 1 МН, рис. 2. В качестве исходного материала использовался сплав АД 1.
Рис. 1. Экспериментальный штамп для высадки стержневой детали
Заготовка смазывалась графитовой смазкой и помещалась в штамп, после чего начиналось измерение силы в зависимости от движения пуансона, до конечной стадии формообразования головки болта. Также проводилось измерение радиуса в углах, после соприкосновение металла со стенками матрицы в процессе заполнения прямоугольной головки болта. Результаты заносились в таблицу, после чего был проведен анализ экспериментальных данных.
Рис. 2. Испытательная машина Еи-100 и экспериментальный штамп
Данное оборудование имеет насосный тип привода и позволяет с помощью дроссельной системы регулирования изменять скорость и силу выдавливания в любой момент хода поперечины.
Рис. 3. Эскиз заготовки для проведения эксперимента
В результате экспериментов был получен график «Сила-путь», который представлен на рис.4. Значения силы в зависимости от хода пуансона заносились в табл. 1, измерения радиуса заготовки, после соприкосновения с двумя стенками матрицы до полного формообразования головки, заносились в табл. 2.
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 Ход пуансона, мм
Рис. 4. График «сила-путь», полученный в результате эксперимента
Как мы видим из графика (рис. 4), во время заполнения полости штампа сила высадки медленно и постепенно растет до соприкосновения металла двух стенок матрицы, после чего начинает металл затекать в радиусы матрицы, в этот момент сила высадки начинает заметно расти и достигает 850кН к моменту полного заполнения матрицы.
Таблица 1
Результаты экспериментов_
№ измерения Сила Р,кН Ход пуансона, мм
1 40 7
2 80 10
3 200 20
4 325 21
5 400 21.5
6 600 22
7 850 24.9
Таблица 2
Формирование радиуса скругления в ходе движения пуансона
№ измерения Сила Р,кН Ход пуансона, мм Радиус скругления, мм
1 170 18 12
2 325 21 7,5
3 600 22 5
Результаты проведенных экспериментов показывают, что чем меньше радиус заготовки, тем больше необходимо силы высадки для его заполнения.
3[ 25
Операция 3: Нагрузка [МН]
Рис. 5. График «сила-путь» полученный в программе Q-form 3Б, материал - Сталь 10
На рис. 5 видно, что характер графика сила-путь при эксперименте детали в программе Q-form 3Б при высадке не отличается от графика, полученного в результате при высадке натурного образца. Единственное отличие, это максимальная величина силы высадки, это связано с разностью характеристик Стали 10 и сплава АД1. Предел текучести стали 10 - 210 МПа, предел текучести АД1 - 60 МПа. Предел текучести стали 10 в 3.5 раза выше сплава АД1.
Рис. 6. Фото заготовки после высадки
145
На рис. 6 при формообразовании головки болта металл полностью заполнил полость матрицы, в том числе и радиусы при углах.
Выводы. Анализируя результаты, можно сделать вывод, что при моделировании процесса высадки методом конечных элементов (Q-FORM 3D), получаются завышенные результаты (в среднем на 10-15%) с результатами полученными в результате эксперимента натурных образцов.
Кривые зависимости максимальной деформирующей силы (в конце хода), полученные с помощью эксперимента и методом конечных элементов (Q-FORM 3D), практически совпадают. Полученные данные позволяют оценить изменение силы штамповки при высадке прямоугольной в плане головки.
Сила деформирования начинает заметно возрастать при заполнении металла в радиусы матрицы угловой части, это наглядно видно в результате эксперимента и данных полученных в Q-Form 3D.
Список литературы
1. Калпин Ю.Г., Филиппов Ю.К., Гипп Л.Б. Высадка стержневых деталей с прямоугольной в плане головкой // Механика деформированного тела и обработка металлов давлением, 2000.
2. Холодная объемная штамповка: справочник / под ред. Г.А. Навроцкого, В.А.Головина, А.Ф.Нистратова. М.: Машиностроение, 1973. 496 с.
3. Совершенствование инструмента и математическое моделирование процесса формирования головок фланцевых болтов / Кадошников В.И., Решетникова Е.С., Решетников Л.В., Кочуков С.В. // Вестник МГТУ им. Носова, 2008. №2. С. 52-56.
4. Смирнов-Аляев Г.А. Сопротивление металлов пластическому деформированию. Л.: Машиностроение, 1978. 368 с.
5. Молодов А.В., Филиппов Ю.К. Моделирование процессов холодного комбинированного выдавливания полусферических деталей с фланцем. // КШП - ОМД. 2012. №5. С. 27 - 30.
6. Филиппов Ю.К., Игнатенко В.Н., Рагулин А.В. Экспериментальные исследования кинематики течения металла при комбинированном радиальном и обратном выдавливании осесимметричных деталей с фланцем в коническом инструменте. // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением, 2011. №9. М., МГТУ "Станкин", 2011. С. 33-37.
7. Филиппов Ю.К., Типалин С.А., Анфимов Ю.Н. Холодное комбинированное выдавливание поршня тормозного цилиндра // Заготовительные производства в машиностроении, 2016. №1. С. 24 - 27.
8. Филиппов Ю.К., Калпин Ю.Г., Типалин С.А. Принципы конструирования штампов для объемного выдавливания // Технология металлов, 2018. №2. С.7-12.
9. Типалин С.А., Шпунькин Н.Ф., Никитин М.Ю., Типалина А.В. Экспериментальное исследование механических свойств демпфирующего материала. // Известия Московского государственного технического университета. М.: МАМИ, 2010. №1. С. 166-170.
10. Filippov Yu.K., Kalpin Yu.G., Ragulin A.V., Zaicev A.G. Research of deformation and stress state schemes for steel hardness. // Международная конференция. Штутгарт, 2013.
11. Tipalin S., Nikitin M., Schpunkin N. Experimental study of V-bending process of steel-polymer-steel sheets at room temperature // Computer Methods in Materials Science. Informatyka w Technologii Materi-alow. Akademia Gorniczo-Hutnicza, Krakow, 2008. Vol. 8. No.3.
12. Yu.K. FILIPOV, Yu.G. KALPIN, A.V. RAGULIN. A. ZAICEV, Yu. N ANFIMOV, Developing of technological process for the cold forging of thin-walled bushes with regard of plastic properties. 46th ICFG Plenary Meeting, 2013 15th - 18th September Paris, France.
Глазунов Дмитрий Александрович, аспирант, glazunov_d@mail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Филиппов Юлиан Кириллович, д-р техн. наук, профессор, yulianf@mail. ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Калпин Юлий Григорьевич, д-р техн. наук, профессор, kalpin@inbox.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет
STUDY IN COLD HEADING ROD PARTS WITH RECTANGULAR HEAD
D.A. Glazunov, Yu.K. Filippov, Yu.G. Galpin 146
The study is subjected to the process of landing parts with a rectangular head in terms of. The results obtained experimentally and in the Q-Form 3D program are compared.
Key words: landing Force of a rod bolt with a rectangular head, comparison of experiment with the Q-Form 3d program.
Glazunov Dmitry Alexandrovich, postgraduate, glazunov_d@mail.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Filippov Julian Kirillovich, doctor of technical sciences, professor, yulianf@mail. ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Kalpin Julius Grigorievich, doctor of technical sciences, professor, kalpin@inbox.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University
УДК 621.7.01
ПРИМЕНЕНИЕ ВЕПОЛЬНОГО АНАЛИЗА НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ
ПРЕССА ДЛЯ ШТАМПОВКИ С КРУЧЕНИЕМ
П.И. Строков, Б. А. Степанов
В статье рассмотрены применение вепольного и морфологического анализов (методов современной ТРИЗ) для подбора оптимального оборудования, позволяющего варьировать параметр кручения для управления качеством детали при штамповке с кручением.
Ключевые слова: штамповка с кручением, ТРИЗ, гидроцилиндр, гидромотор, гидравлический пресс, веполь.
В обработке металлов давлением машины с вращающимся инструментом позволяют осуществить штамповку с кручением [1]. Известно, что при деформировании заготовка занимает свободное пространство в штампе. Если размер формообразующей полости является недостаточным для свободного истечения материала по объему штампа, то внутренние напряжения, созданные в заготовке, начинают очень активно действовать на контактную поверхность и приводят к разрушению инструмента. При увеличении силы деформирования на ползуне мы можем как необходимого формоизменения заготовки, так и наоборот, вызвать разрушение материала инструмента из-за избыточного контактного давления. Если в этот момент к заготовке приложить крутящий момент, то материал будет легче «растекаться» по гравюре штампа за счет реализации схемы сдвига. При этом поведение материала заготовки подобно поведению жидкости или газа [1].
Другими словами, вращение инструмента создает дополнительную силу, воздействующую на деформируемую заготовку. Таким образом, заготовка не просто сжимается, а как будто «выдавливается и растекается» тем самых заполняя все труднодоступные области штампа.
Преимущества использования вращающегося инструмента при штамповке:
- снижение скорости инструмента пресса при сохранении высокой кинетической энергии. Использование вращающегося инструмента позволяет уменьшать скорость разгона ползуна с сохранением силы деформирования;
- значительное уменьшение необходимой силы давления инструмента на заготовку: аналогично скорости, уменьшается и сила давления инструмента, что, в свою очередь, позволяет увеличить массу и размер детали, оставляя неизменным массу и размер молота;
- уменьшение давления на рабочий инструмент: для повышения точности необходимо регулярно менять инструмент, в виду его износа. Повышение срока службы инструмента повышает точность и производительность, и, одновременно, уменьшает затраты на замену штампа. К тому же, это позволяет использовать менее прочные и менее дорогие материалы;
- возможность получения особо тонкостенных деталей: с увеличением допустимой силы деформирования на прессе увеличивается и максимально допустимое соотношение [1]:
