CC BY
1
2. Романов К.И. Механика горячего формоизменения металлов. М.: Машиностроение, 1993, 240 с.
3. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение, 1968, 400 с.
4. Теория обработки металлов давлением / Голенкова В.А., Яковлев С.П. и др. / М. Машиностроение. 2009. 442 с.
5. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. №6. С. 23-28.
5. Малинин Н.Н. Ползучесть в обработке металлов. М.: Машиностроение, 1986. 216 с.
6. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных спавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. №2. С. 74-78.
7. Larin S.N., Pasynkov A.A. Analysis of forming properties during the isothermal upsetting of cylindrical work-pieces in the viscous-plasticity mode // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Volume 441, Issue 1, 2 November 2018.
8. Alves L.M., Afonso R.M., Silva C.M.A., Martins P.A.F. Boss forming of annular flanges in thin-walled tubes. Journal of Materials Processing Technology. 2017, Volume 250, December Pages 182-189
9. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Галкин Юрий Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE POSSIBILITY OF INTENSIFYING THE EXTRUSION OF A BAR BILLET IN HOT CONDITIONS
A.A. Pasynkov, Y.S. Galkin
The operation of manufacturing hollow shells from a bar steel billet by extrusion of metal in the direction opposite to the movement of the punch is considered. The values of pressures on the deforming element of the stamp at different degrees of deformation are estimated. The investigated extrusion operation is compared with the extrusion operation implemented in a tool with active friction forces. The dependences of the change in forces during extrusion of the rod on the technological parameters of the process for the deformation schemes under consideration are established.
Key words: extrusion, modeling, shaping, force, active friction.
Pasinkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State
University,
Galkin Yuri Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-444-445
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОТБОРТОВКИ
С.Д. Шеховцов
В данной статье рассматривается процесс листовой штамповки, в частности операция отбортовки, на примере изготовления детали из алюминиевой заготовки. Анализируется важность листовой штамповки в различных отраслях промышленности и отмечается ее преимущества, такие как высокая производительность и возможность создания сложных форм. В то же время, рассматриваюся недостатки, включая высокие затраты на разработку и изготовление штампов и ограничения по толщине и свойствам обрабатываемых материалов. Для оптимизации процесса отбортовки и повышения качества готовых деталей применяется компьютерное моделирование в программе QForm. Результаты моделирования показали, что изготовление требуемой детали из алюминиевой заготовки толщиной 1,5 мм возможно. Анализ графика технологической силы выявил, что максимальная сила деформирования не превышает 2,4 кН. Кроме того, установлено, что температура полуфабриката в результате формообразования не меняется, что свидетельствует об отсутствии влияния этого фактора на механические характеристики изделия.
Ключевые слова: технологическая сила, температура, компьютерное моделирование, обработка металлов давлением, штамповка, модель изделия, отбортовка.
Листовая штамповка является одним из наиболее распространенных и важных методов обработки металлов в производственной промышленности [1-3]. Этот процесс включает в себя деформацию металлического листа, полосы или заготовки с целью получения детали необходимой формы и размера [4]. Штамповка применяется в ав-
Технологии и машины обработки давлением
томобилестроении, авиастроении, станкостроении и многих других отраслях. Среди преимуществ листовой штамповки можно выделить высокую производительность, возможность создания сложных форм и экономичность производства. Однако, существуют и недостатки, такие как высокие затраты на разработку и изготовление штампов, а также ограничения по толщине и свойствам обрабатываемых материалов. Одной из операций истовой штамповки является отбортовка. Для успешного проведения операции отбортовки необходимо учитывать различные параметры, такие как свойства материала, толщину заготовки, радиус отбортовки, усилие прижима и др. Неправильный выбор этих параметров может привести к различным дефектам, таким как разрывы, складки, неравномерность толщины и др. Поэтому для оптимизации процесса отбортовки и повышения качества готовых деталей широко применяется компьютерное моделирование.
В данной работе было проведено моделирование отбортовки по определенному профилю с целью получения изделия (рис. 1) из алюминиевой заготовки. Были выбраны стандартные настройки сетки конечных элементов, трение по Кулону равнялось 0,1, заготовка выполнена из АД0 толщиной 1,5 мм.
Рис. 1. Модель детали
Компьютерное моделирование [5-10] показало, что в результате формоизменения получается выполняется изделие, требуемое по форме и размерам. При этом важным параметром для операций обработки металлов давлением является сила, необходимая для изготовления деталей. Компьютерным моделированием в программе QForm был установлен график технологической силы, который представлен на рисунке 2.
2,5
* 1,5
0,5
10
15 20 25 Перемещение, мм
30
35
40
Рис. 2. График силы процесса формообразования
График силы имеет практически классический характер изменения, при этом вначале происходит подвод инструмента и после этого непосредственное формоизменение. Максимальная сила деформирования не превышает 2,4 кН.
Далее проводится анализ температуры материала после фигурной отбортовки (рис. 3).
Рис. 3. Температура заготовки
Установлено, что температура полуфабриката в результате формообразования не меняется, что свидетельствует о том, что на механические характеристики этот фактор не оказывает влияния.
445
В итоге установлено, что изготовление детали (рис. 1) из алюминиевой заготовки толщиной 1,5 мм возможно, при этом температура не влияет на механические характеристики изделия и максимальная сила составляет 2,4 кН.
Список литературы
1. Маталин А.А. Технология машиностроения: учебник для студ. высш. учеб. заведений, обучающихся по спец. 151001 направления подготовки "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств". [Изд. 2-е, испр.]. СПб.: Лань, 2008. 512 с.
2. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с.
3. Сирота А.А. Анализ и компьютерное моделирование информационных процессов и систем / Э.К. Алга-зинов, А.А. Сирота; Под общ. ред. проф. д.т.н. Э.К. Алгазинов. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2009. 416 c.
4. Семёнов Е.И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки / Е. И. Семёнов, В. Г. Кондратенко, Н. И. Ляпунов. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
5. Кузьмин В.В. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения: учебник для вузов / В. В. Кузьмин [и др.]. Москва: Высшая школа, 2008. 279 с.
6. Даутов Р.З., Карчевский М.М. Введение в теорию метода конечных элементов. Учебное пособие. Казань: Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина, 2004. 239 с.
7. Безъязычный В.Ф. Математические методы в технологии машиностроения // Ярославский пед. вестн. 2010. № 3-1. С. 45-50.
8. Рыбин Ю.И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением / Ю.И. Рыбин, А.И. Рудской, А.М. Золотов. Л.: Наука, 2004. 644 с.
9. Яковлев С.С., Кухарь В.Д., Лазаренко А.Е. Построение вторичных математических моделей процесса локального формирования рифлей на внутренней поверхности оболочек // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 299-302. EDN GICHAN.
10. Yakovlev S.S. A comprehensive study of shells with corrugated inner surface / S. S. Yakovlev, L. V. Karkach, K. A. Galitsina // Journal of Physics: Conference Series. 2022. Vol. 2388, No. 1. P. 012089. EDN AYHSND.
Шеховцов Сергей Давидович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION OF THE FLAMING PROCESS S.D. Shekhovtcov
This article discusses the process of sheet stamping, in particular the flanging operation, using the example of manufacturing a part from an aluminum billet. The importance of sheet metal stamping in various industries is analyzed and its advantages, such as high productivity and the ability to create complex shapes, are noted. At the same time, disadvantages are considered, including the high costs of developing and manufacturing dies and limitations on the thickness and properties of the processed materials. To optimize the flanging process and improve the quality offinished parts, computer modeling is used in the QForm program. The simulation results showed that manufacturing the required part from an aluminum billet with a thickness of 1.5 mm is possible. Analysis of the technological force graph revealed that the maximum deformation force does not exceed 2.4 kN. In addition, it was found that the temperature of the semi-finished product does not change as a result of shaping, which indicates the absence of influence of this factor on the mechanical characteristics of the product.
Key words: technological force, temperature, computer modeling, metal forming, stamping, product model,
flanging.
Shekhovtcov Sergey Davidovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК.621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-4-446-447
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ FDM - МАТРИЦ ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ДНИЩ
М.А. Сережкин, В.Ю. Лавриненко, Н.А. Балахонцева, Е.А. Тихонова
В статье предложены варианты конструкции вытяжных матриц, изготовленных методом FDM - печати, предназначенных для изготовления эллиптических днищ большого диаметра вытяжкой. Проведен расчет эквивалентных напряжений и деформаций FDM - матриц в CAE системе, позволивший рекомендовать наиболее целесообразную конструкцию вытяжной составной матрицы с соединением «ласточкин хвост».
Ключевые слова: листовая штамповка, FDM- инструмент для вытяжки, эллиптические днища
В настоящее время применение листовой штамповки наиболее целесообразно для изготовления различных деталей в условиях массового и крупносерийного производства с применением рабочего инструмента, изготовленного из штамповых сталей с последующей химико-термической обработкой («жесткие» штампы). При этом применение листовой штамповки с использованием «жестких» штампов в условиях опытного или единичного производства ограничено в связи с высокими затратами на инструмент.
