CC BY
8
The variety of forms of surface structures that can change the rigidity of a cylindrical product is considered, filling of two-dimensional space with polygons (the tessellation problem). Homogeneous parquets are classified according to the shape of tiles, a typology of origami cylinders is created.
Key words: tessellation, pattern, sweep, origami cylinder.
Yuraskova Irina Andreevna, postgraduate, yuraskova.ira@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-451-454
ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ БОЛТОВ С НЕСТАНДАРТНОЙ ГОЛОВКОЙ
А.И. Гасанов
Получение деталей с нестандартной головкой является важной и сложной задачей для обеспечения технологического прогресса в некоторых областях промышленности, а также для обеспечения некоторых задач, которые ставятся перед такими соединениями. В основном такие элементы изготавливаются методами обработки металлов давлением на кривошипных прессах или другом подобном оборудовании. В данной работе будет проведен анализ технологической силы, формы получаемого изделия и других параметров, которые характеризуют процесс и необходимы для первичной оценки технологии. Исследование будет проводиться при разных температурах штамповки и при помощи компьютерного моделирования в программном комплексе QForm. Приводятся кривые технологической силы на графике, а также форма конечного изделия после операции штамповки. Особое внимание в работе уделяется методам использования таких крепежно-соединительных элементов и температуре, при которой происходит штамповка. Делаются выводы о том, при какой температуре лучше штамповать головки крепежных изделий с заданной конфигурацией нестандартной головки с использованием формообразующего инструмента.
Ключевые слова: штамповка, соединение, головка, горячая штамповка, холодная штамповка, сила, формоизменение.
Болты, винты и другие крепежные изделия бывают с нестандартной головкой [1], которая необходима в ряде случаев:
- для предотвращения откручивания несанкционированного;
- для патентования с последующим использованием только оригинального откручивающего инструмента в официальном сервисном центре;
- как антивандальный крепеж;
- для особого позиционирования головки при закручивании;
- для возможности ввинчивания, но невозможности вывинчивания.
В большинстве случаев болты, их головки изготавливаются в основном обработкой давлением, что позволяет достичь большой производительности и низкого отхода материала [2-6].
Так как такие головки имеют сложный профиль и форму, то в этом случае требуется разработка технологии их изготовления и проектирование штамповой оснастки, хотя бы именно формоизменяющего инструмента.
При этом штамповка может осуществляться как на холодную, так и на горячую, что существенно может повлиять на технологическую силу и характер распределения материала относительно инструмента. Поэтому в данной работе будет проведено исследование того, как лучше штамповать нестандартную головку соединительного (крепежного инструмента) с точки зрения температуры, при которой происходит формообразование.
Исследование будет проводиться с помощью анализа данных, которые были получены исходя из компьютерного моделирования, проведенного в программе QForm [7-10]. Данная программа позволяет за счет метода конечных элементов спрогнозировать изменение формы в результате приложения давления инструментом.
В данной работе будет проведен анализ технологической силы, формы получаемого изделия и других параметров, которые характеризуют процесс и необходимы для первичной оценки технологии.
На рис. 1 приведены формы конечных изделий при разной температуре штамповки.
Рис. 1. Форма конечного изделия при температуре: а — 20°С, б -1100°
При моделировании не было обнаружено недоштамповки при всех рассматриваемых температурах или других дефектов, которые могут быть обнаружены при внешнем осмотре трехмерной модели получаемого изделия.
Также были оценены технологические силы при формоизменении (рис. 2).
Рис. 2. График технологической силы при разной температуре штамповки
Исходя из графика технологической силы, виден рост при осуществлении формоизменения, что объясняется тем, что что происходит объемное деформирование. Также установлено, что максимальная сила формообразования наблюдается на последней стадии штамповки, при этом максимальная технологическая сила отличается на 700% и больше при холодной штамповке.
Таким образом, было установлено следующее:
1. При горячей и холодной штамповке получается одна и та же по форме деталь, без заметных внешне изъянов или дефектов.
2. При холодной штамповке сила формоизменения выше на 700% относительно горячей деформации.
3. Получение сложнопрофильной нестандартной головки крепежного изделия возможно с помощью процессов обработки металлов давлением.
Список литературы
1. Гасанов А.И. Получение нестандартных головок соединительных элементов пластическим деформированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 21-24.
2. Яковлев С.С. Влияние фактора трения на технологическую силу при открытой штамповке // Инициативы молодых - науке и производству: Сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции для молодых ученых и студентов, Пенза, 19-20 октября 2021 года. Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2021. С. 212-213.
3. Platonov V.I., Bessmertnaya Y.V., Larin S.N. Estimation of energy and power parameters of déformation of three-layer sheet constructions in conditions of viscoplastic flow of the material // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2018. Vol. 53. No 5. P. 956-960.
4. Яковлев С.С., Бессмертная Ю.В. Вытяжка коробки с небольшими угловыми радиусами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. Вып. 6. Ч. 2. С. 211-217.
5. Трегубов В.И., Ларин С.Н. Напряженное состояние конических изделий при ротационной вытяжке // Инновационные разработки в обработке материалов давлением и аддитивном производстве. Качество выпускаемых изделий: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. М.: Московский Политех, 2019. С. 23-31.
6. Яковлев С.С., Ларин С.Н. Формирование сетки рифлей на внутренней поверхности полой оболочки // Инновационные разработки в обработке материалов давлением и аддитивном производстве. Качество выпускаемых изделий: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. М.: Московский Политех, 2019. С. 1723.
7. Бессмертная Ю.В., Кухарь В.Д., Малышев А.Н. Определение силовых параметров вытяжки глубоких изделий коробчатой формы из цилиндрических полуфабрикатов // Заготовительные производства в машиностроении. 2018. Т. 16. № 1. С. 25-30.
8. Ротационная вытяжка осесимметричных оболочек из анизотропных материалов с разделением очага деформации / С.С. Яковлев, В.И. Трегубов, Е.В. Осипова, М.В. Ларина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2. С. 108-117.
9. Березина К.А. Изготовление асимметричных изделий выдавливанием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 2. С. 11-14.
10. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Изготовление деталей ответственного назначения для горных машин методами интенсивной пластической деформации // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2022. Вып. 1. С. 317324.
Гасанов Аббас Иса оглы, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PRODUCTION OF BOLTS WITH A NON-STANDARD HEAD BY PLASTIC FORMING
METHOD
A.I. Gasanov
Getting parts with a non-standard head is an important and difficult task for ensuring technological progress in some areas of industry, as well as for meeting some of the challenges that such connections face. Basically, such elements are made by metal forming methods on crank presses or other similar equipment. In this paper, an analysis of the technological force, the shape of the resulting product and other parameters that characterize the process and are necessary for the initial assessment of the technology will be carried out. The study will be carried out at different stamping temperatures and with the help of computer simulation in the QForm software package. The curves of the technological force on the graph are given, as well as the shape of the final product after the stamping operation. Particular attention is paid to the methods of using such fasteners and connecting elements and the temperature at which stamping takes place. Conclusions are drawn about the temperature at which it is better to stamp the heads of fasteners with a given configuration of a nonstandard head using a forming tool.
Key words: stamping, connection, head, hot stamping, cold stamping, force, shaping.
Gasanov Abbas Isa ogly, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-454-458
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУР ПОЛУФАБРИКАТА И ИНСТРУМЕНТА ПРИ РИФЛЕНИИ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
В.Д. Кухарь, С.С. Яковлев
В данной работе проводится исследование процесса нанесения рифлей на наружной поверхности цилиндрической оболочки и изменения температуры в результате рифления, так как в процессах обработки металлов давлением большое значение уделяется температурным характеристикам процесса, даже если формоизменение проводится при температуре помещения, так как в результате деформационных изменений происходит увеличение температуры. Анализируются температуры на поверхности матрицы, которой производится формоизменяющая операция, а также в заготовке. Приводятся схемы распределения температур в рабочей оправке и цилиндрической оболочке. Исследуются максимальные температуры в конце рабочего хода инструмента и приводятся их величины для каждого из рассматриваемых случаев. Исследование проводится с помощью компьютерного моделирования в программе QForm, проведенного ранее. Делаются выводы о влиянии характера формоизменения на максимальное значение температуры и на распределение и площадь зоны, в которой наблюдается увеличение температуры.
Ключевые слова: рифление, оснастка, температура, зазор, цилиндрическая заготовка, рифли, исследование, локальное формирование, редуцирование.
Рифление наружной поверхности по способу [1,2] может проводиться при нескольких вариантах, отличающихся между собой зазором между заготовкой и инструментом. Этот зазор может составлять от 0 включительно до глубины нанесенной
454
