CC BY
0
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-632-632
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБОЛОЧЕК С РЕБРАМИ МЕТОДОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ
В.Д. Кухарь, С.С. Яковлев
Одним из ключевых аспектов успешного процесса штамповки является разработка и создание специальных методов формоизменения и соответствующей оснастки. Штампы и процессы должны быть хорошо продуманы и спроектированы с учетом особенностей конкретного изделия и способа его изготовления. Не исключением является изготовление ответственных деталей с внешними ребрами, поэтому был разработан новый метод получения цилиндрических оболочек с ребрами на наружной поверхности, особенностью которого является последовательное получение из плоской листовой заготовки сначала полуфабриката типа «стакан» операцией вытяжки, после чего в фасонной матрице происходит вытяжка с переменным утонением стенки оболочки. Приводятся схемы процесса, описываются его достоинства и особенности применения. Делаются выводы о том, возможно ли применять новый разработанный способ для формирования оребренной поверхности с помощью компьютерного моделирования. Приводятся результаты компьютерного моделирования в программном комплексе для оценки пластического формоизменения.
Ключевые слова: вытяжка с утонением стенки, пластическое формоизменение, плоская листовая заготовка, новый способ оребрения, фасонная матрица, схема процесса.
Штамповка является перспективным методом производства металлических деталей по нескольким причинам. Во-первых, это экономически выгодный способ, поскольку позволяет быстро и массово производить детали с минимальным количеством отходов материала. Во-вторых, штамповка обеспечивает высокое качество изделий. Эти пункты являются особенно важными при производстве деталей, которые требуют уникальных характеристик, так как применяются в качестве ответственных [1-2].
Одним из ключевых аспектов успешного процесса штамповки является разработка и создание специальных методов формоизменения и оснастки. Штампы и процессы должны быть хорошо продуманы и спроектированы с учетом особенностей конкретного изделия и способа его изготовления. Не исключением является изготовление ответственных деталей с внешними ребрами, которые могут использоваться чаще всего для увеличения жестки конструкции, ускорения тепловыделения, обеспечения расстояния между цилиндрическими изделиями.
В настоящее время уже существует ряд методов получения оребренных деталей [3-5], которые связаны с пластическим формоизменением за счет роликов, однако минусом технологий является высокая сложность оснастки и требование к специальному оборудованию. Ранее авторами был разработан новый метод получения ребер на внешней поверхности оболочки [6], однако его недостатком является отсутствие возможности получения оболочек с ребрами из плоских заготовок. Так как для осуществления способа требуется сначала получить заготовку-оболочку из листовой заготовки и далее проводить процесс оребрения, что усложняет и удорожает процесс. Поэтому был предложен новый метод получения ребер на оболочке из листовой заготовки (рис. 1).
пуансон, 5 - внутренний пуансон, 6 - матрица фасонная, 7 - промежуточное кольцо
Метод осуществляется следующим образом: плоскую листовую заготовку помещают в матрицу для вытяжки, после чего внешний пуансон начинает поступательное осевое движение, и происходит получение полуфабриката в виде оболочки с дном. Далее внешний пуансон останавливают, и начинает движение внутренний пуансон, которым проводят формирование ребер на внешней поверхности оболочки (рис. 2).
637
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 9
Рис. 2. Схема в конце рабочего хода
Также важным достоинством метода является возможность проведения на первой операции вытяжки с утонением стенки, при этом вторая операция также может быть проведена с утонением стенки при формировании ребер, что в конечном итоге позволяет получить из более толстой листовой заготовки более высокую оболочку с меньшей толщиной стенки.
Для анализа процесса было проведено компьютерное моделирование [7-10] в программе QForm, которое показало, что предложенный метод позволяет получить оболочки с ребрами (рис. 3).
Рис. 3. Трехмерная модель изделия
Таким образом был разработан новый метод, который за 2 последовательные операции вытяжки за один рабочий ход позволяет получить оребренные оболочки из листовой заготовки, что существенно расширяет технологические возможности способа, а предварительные моделирования процесса показали ее эффективность.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-29-20212, https://rscf.ru/project/22-29-20212/, и Правительства Тульской области.
Список литературы
1. Ремнев К.С., Яковлев С.С., Калашников А.Е. О потере устойчивости тонких анизотропных заготовок при вытяжке осесимметричных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2014. № 11. С. 32-35.
2. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. Учебник для вузов. 4-е изд.-М.: «Машиностроение», 1977. 317 с.
3. Патент № 2580777 С1 Российская Федерация, МПК B21C 37/20. Способ изготовления труб со спиральными ребрами из химически активных металлов и сплавов : № 2014144381/02 : заявл. 31.10.2014 : опубл. 10.04.2016 / А. П. Анисимов, В. В. Антипов, В. Н. Копылов [и др.] ; заявитель Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ).
4. Патент № 2147477 C1 Российская Федерация, МПК B21D 15/04, B21D 11/06. устройство для изготовления труб с многозаходными винтовыми гофрами : № 98122879/02 : заявл. 23.12.1998 : опубл. 20.04.2000 / И. Н. Лыткин, Е. Ю. Кошелева, А. А. Мишулин, А. Н. Шляхин.
5. Патент № 2519701 C1 Российская Федерация, МПК B21D 5/06, B21D 13/06. Способ и стан для листовой рельефной формовки профилей высокой жесткости : № 2012157438/02 : заявл. 24.12.2012 : опубл. 20.06.2014 / Н. В. Цилибухин.
6. Патент № 2800351 Российская Федерация, B21C 37/20 (2006.01). Способ получения оболочек с ребрами на наружной поверхности: № 2022129739: заявл. 16.11.2022: опубл. 20.07.2023, Бюл. № 20 / Яковлев С.С., Коротков В.А., Кухарь В.Д., Шишкина А.А., Вобликов Г.А.
7. Гребенщиков И. В. К вопросу о напряженном и деформированном состоянии при высадке // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10. С. 358-361. EDN BYJFRC.
8. Романов П. В., Харченко А. В. исследование операции формовки ступенчатых деталей в ленте // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 138-142. EDN GXXULP.
9. Алексеев А. В., Хрычев И. С. Оценка изменения величин напряжений и сил при выдавливании кольцевой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10. С. 355-358. EDN XCSIHG.
10. Оценка влияния степени деформации на силы и напряженное состояние в очаге деформации при высадке утолщений / А. А. Пасынков, Н. А. Усенко, К. С. Ремнев, Г. А. Нуждин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 541-545. EDN XROIIL.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, профессор, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет
PRODUCTION OF SHELLS WITH RIBS BY PLASTIC FORMING METHOD V.D. Kukhar, S.S. Yakovlev
One of the key aspects of a successful stamping process is the development and creation of special forming methods and associated tooling. Dies and processes must be well thought out and designed to suit the specific product and how it is made. The production of critical parts with external ribs is no exception, so a new method was developed for producing cylindrical shells with ribs on the outer surface, the peculiarity of which is the sequential production of a semi-finished product of the "glass" type from a flat sheet blank using a drawing operation, after which drawing with variable thinning of the shell wall. Diagrams of the process are given, its advantages and application features are described. Conclusions are drawn about whether it is possible to use the newly developed method for forming a ribbed surface using computer modeling. The results of computer modeling in a software package for assessing plastic deformation are presented.
Key words: drawing with wall thinning, plastic forming, flat sheet blank, new finning method, shaped matrix, process diagram.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected]. Russia, Tula, Tula State University
