CC BY
2
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-638-639
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕЛЬЕФНОЙ ФОРМОВКИ ПЛОСКОЙ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ
Я.В. Грибачев, Г.А. Вобликов
В статье рассматривается рельефная формовка как метод обработки металла, позволяющий создавать детали различной сложности и формы с различными элементами и ребрами жесткости, что особенно важно в машиностроении, автомобильном производстве, строительстве и других отраслях промышленности. Также обсуждается возможность комбинирования рельефной формовки с отбортовкой для повышения производительности и сокращения времени изготовления деталей. Статья подчеркивает сложность комбинированного применения рельефной формовки и от-бортовки, указывая на необходимость использования компьютерного моделирования для анализа процессов. Также в данной работе представлено моделирование рельефной формовки и отбортовки алюминиевой заготовки с использованием программы д/огт. Результатом является создание трехмерной модели детали с радиальными ребрами жесткости и загнутыми краями, полученными отбортовкой. Анализ поперечного сечения показывает отсутствие утонения материала, а анализ технологических усилий штамповки предоставляет информацию о пиковой силе, требуемой для формообразования, подтверждая тем самым возможность комбинирования этих технологических операций для получения изделия с необходимыми характеристиками.
Ключевые слова: рельефная формовка, пластическое деформирование, компьютерное моделирование, технологическая сила, обработка металлов давлением, алюминиевая заготовка.
Машиностроительное производство дает возможность в получении целого ряда разных по форме изделий, с разными технологическими и механическими характеристиками [1-3]. Для этого используется широкий набор технологий, методов и инструментов. Одним из подобных методов является формовка, в том числе рельефная. Рельефная формовка - это один из процессов обработки металла, при котором ему придается определенная форма или узор с помощью штамповой оснастки. Этот метод используется в различных отраслях промышленности, таких как машиностроение, автомобильное производство, строительство, производство корпусов, упаковок и другой продукции. Формовка отличается от других методов штамповки тем, что практически отсутствует утонение листовой заготовки [4].
Рельефная формовка позволяет создавать детали различной сложности и формы, а также придавать им декоративные элементы. Например, с помощью этого метода можно изготовить автомобильные детали, корпуса, пищевую тару, мебельные элементы и многое другое. В основном рельефная формовка используется для выполнения диагональных и кольцевых ребер жесткости, различных узорных углублений. Так рельефная формовка позволяет улучшить жесткость деталей, делая их более надежными и долговечными.
Очень часто при штамповке для получения изделия требуется несколько операций разделительных и формобразующих. Например, вырубка с последующей вытяжкой, пробивка и отбортовка и пр. Поэтому зачастую осуществляют комбинирование технологических операций, что позволяет повысить производительность и снизить время изготовления детали. В том числе возможна комбинация рельефной формовки и отбортовки, что допускает производство различных деталей в виде дна для многих изделий.
Однако процесс рельефной формовки в комбинации с отбортовкой является сложной технологической операцией, которая требует тщательного анализа, что позволяет сделать компьютерное моделирование [5-10]. Поэтому было выполнено моделирование в программе qform метода, описанного выше. Была создана трехмерная модель заготовки и штамповой оснастки, при этом заготовка была алюминиевой (АД0). Температура штамповки - 20 градусов по Цельсию, трение на границах - 0,1 по Кулону, толщина материала - 1 мм. Так было получено изделие, ее трехмерная модель приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Модель детали
Изделие представляет собой донную часть корпусного изделия, и имеет радиальные ребра жесткости и полученные отбортовкой загнутые края. При анализе поперечного сечения было установлено, что заметного уточнения материала в зоне формоизменения не выявлено. Далее был проведен анализ технологических усилий штамповки, и получен соответствующий график (рис. 2).
хои 160 140 х 120 аГ 100 1 80 и 60 40 20 0
3 1 2 3 4 ! Рабочий ход, мм
Рис. 2. График силы штамповки
Установлено, что пиковая сила, требуемая для формообразования, составляет 162 кН. Таким образом установлено, что возможно проведение комбинированных операций отбортовки и рельефной формовки, при этом согласно компьютерному моделированию получается требуемое изделие с необходимыми геометрическими размерами и формой.
Список литературы
1. Филонов И.П. Инновации в технологии машиностроения: Учебное пособие / И.П. Филонов, И.Л. Баршай. Минск: Вышэйшая школа, 2009. 110 с.
2. Семёнов Е. И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки / Е. И. Семёнов, В. Г. Кондратенко, Н. И. Ляпунов. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
3. Грибачев Я. В. Оценка качества изделия при комбинированном выдавливании латунной заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10. С. 361-364. EDN WAGNLS.
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. Москва : Машиностроение, 2010. 732 с.
5. Пасынков А. А., Матасов И. И., Яковлев Б. С. Изотермическое деформирование корпусных изделий с Толстым дном в цилиндрическую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 5. С. 457461. EDN GDMHOT.
6. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе QFORM V8: методические указания / составители: В.Р. Каргин, А.В. Казаков. Самара: Издательство Самарского университета, 2021. 56 с.
7. Ершов А. А., Котов В. В., Логинов Ю. Н. Возможности QFORM-EXTRUSION на примере прессования сложных профилей // Металлург. 2011. № 10. С. 32-37.
9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023688357 Российская Федерация. Программа для расчета технологических параметров гибки листовых заготовок : № 2023687762 : заявл. 11.12.2023 : опубл. 21.12.2023 / Б. С. Яковлев, С. С. Яковлев, П. В. Пугаев, Д. И. Кондаков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет». EDN KBQPET.
10. Overview of adaptable die design for extrusions / W. A. Gordon, C. J. van Tyne, Y. H. Moon // J. of Materials Processing Technology. 2007. V. 187-188. P. 662-667.
Грибачев Ярослав Васильевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Вобликов Григорий Алексеевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION OF THE PROCESS OF RELIEF FORMING OF FLAT SHEET
BLANK
Y.V. Gribachev, G.A. Voblikov
The article discusses relief molding as a metal processing method that allows you to create parts of varying complexity and shape with various elements and stiffeners, which is especially important in mechanical engineering, automotive production, construction and other industries. The possibility of combining relief molding with flanging to increase productivity and reduce part production time is also discussed. The article highlights the complexity of the combined application of relief forming and flanging, pointing to the need to use computer modeling to analyze the processes. This paper also presents modeling of relief forming and flanging of an aluminum billet using the qform program. The result is the creation of a
three-dimensional model of the part with radial stiffeners and curved edges obtained by flanging. Cross-sectional analysis shows no thinning of the material, and analysis of stamping forces provides information on the peak force required for forming, thereby confirming the ability to combine these processing steps to produce a product with the desired characteristics.
Key words: relief molding, plastic deformation, computer modeling, technological force, metal forming, aluminum billet.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, graduate student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Voblikov Grigorii Alekseevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-1-641-642
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШТАМПОВКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ДЕТАЛЕЙ С ФЛАНЦЕВОЙ ЧАСТЬЮ
Ю.С. Аникеева
В представленной работе рассматривается обработка давлением сталей как эффективный метод изготовления деталей. Приводятся основные преимущества этого процесса, такие как высокая прочность деталей, высокая точность изготовления и возможность создания сложных форм. Также указывается на ограничения по размерам деталей при использовании этого метода. Помимо этого, обращается внимание на необходимость выбора наиболее подходящего метода обработки по различным характеристикам, для чего было проведено компьютерное моделирование процесса и определены параметры для двух методов получения одной и той же детали. Данная статья представляет информацию о важности и необходимости использования современных методов моделирования для определения оптимальных параметров процесса. Более детально рассматривается получение цилиндрической детали с фланцевой частью методами выдавливания и высадки в программном комплексе для компьютерного моделирования. Анализируются формы изделий, напряженно-деформированное состояние, технологическое усилие формоизменения. Делаются выводы про возможность и оптимальность изготовления детали тем или иным способом.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, обработка металлов давлением, объемная штамповка, интенсивность напряжений, повреждаемость, технологическое усилие.
Обработка давлением является одним из наиболее эффективных способов изготовления деталей из сталей, этот процесс позволяет создавать высококачественные и прочные детали, которые могут использоваться в самых различных отраслях промышленности [1-3]. Ниже рассмотрим основные преимущества, недостатки и особенности обработки давлением сталей.
Преимущества обработки давлением:
