CC BY
1
ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.73.01
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-294-295
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДАВЛИВАНИЯ
А.И. Гасанов
В статье подробно рассматривается влияние изменения высоты пояска рабочего инструмента на различные параметры процесса штамповки алюминиевого полуфабриката при использовании операции обратного выдавливания. Были осуществлены компьютерные моделирования, которые проводились с разными конфигурациями инструмента, отличающимися по высоте рабочей кромки пуансона. Результаты показали, что увеличение высоты пояска требует применения большей технологической силы. Это указывает на важность выбора правильной конфигурации инструмента для оптимального процесса штамповки. Кроме того, исследование выявило, что с увеличением высоты пояска происходит увеличение растягивающих напряжений в материале. Также наблюдается изменение интенсивности деформаций и характера напряжений в материале. Общий вывод статьи заключается в том, что изменение высоты пояска имеет значительное влияние на параметры процесса штамповки металлов. Понимание этих взаимосвязей является ключевым для эффективной оптимизации процесса и обеспечения высокого качества изготавливаемых деталей. Дальнейшие исследования в этом направлении могут способствовать развитию более точных и надежных методов штамповки этих изделий.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, обработка металлов давлением, обратное выдавливание, пластическое формоизменение, технологическая сила.
Штамповка металлов - это процесс пластического деформирования листового или объемного материала путем его деформации, как правило, с использованием специализированного оборудования - штампов, однако могут применяться и иные методы штамповки без применения классических штампов [1-4]. Целью может быть получение изделий заданных размеров и форм, улучшение механических свойств материала и пр. Такие процессы зачастую прогнозируются с использованием компьютерного моделирования [5-6]. Компьютерное моделирование представляет собой процесс, в рамках которого с использованием специализированного программного обеспечения осуществляется проектирование и оптимизация процесса штамповки деталей из металла [7-10]. Этот метод позволяет моделировать работу оборудования и инструмента для штамповки, а также поведение металла в процессе обработки, с целью предотвращения дефектов изделия, снижения издержек и увеличения производительности. В данной работе рассматривается процесс обратного выдавливания, который был смоделирован в программе QForm при разных конфигурациях инструмента, которые отличаются по высоте рабочей кромки пуансона.
Рис. 1. Изделие после операции выдавливания
В результате моделирования были получены основные параметры процессов (рис. 2). Данная диаграмма и таблица содержит информацию об изменениях различных параметров процесса штамповки в зависимости от высоты пояска.
Технологии и машины обработки давлением
0 Технологи ческая сила, кН Растягива ющие напряжен ия, МПа Сжимающ ие напряжен ия, МПа Интенсив ность деформац ий Интенсив ность напряжен ий, МПа
■ 0 мм 393 95 850 3,38 187
■ 2 мм 398 98 848 3,36 186
■ 10 мм 405 100 853 3,35 190
■ 0 мм ■ 2 мм ■ 10 мм
Рис. 2. Диаграмма
Высота пояска означает изменения в конфигурации штампованной оснастки, где высота пояска увеличивается с 0 до 10 мм. Это изменение приводит к небольшим, но заметным переменам в других параметрах, представленных на диаграмме. Также установлено, что значения технологической силы увеличиваются с увеличением высоты пояска, что указывает на то, что при использовании более высоких поясков требуется большее усилие. Наблюдается увеличение растягивающих напряжений с ростом высоты пояска. Сжимающие напряжения изменяются незначительно, но в целом показывают тенденцию к росту при увеличении высоты пояска. Это указывает на то, что процесс штамповки влечет за собой изменения в распределении напряжений в пределах обрабатываемого материала. С увеличением высоты пояска наблюдается незначительное снижение интенсивности деформаций. Интенсивность напряжений показывает сначала незначительное снижение, а затем повышение при увеличении высоты пояска до 10 мм. Это может быть связано с нелинейной реакцией материала на изменение условий деформации.
Однозначно можно заметить, что изменение высоты пояска влияет на все параметры процесса штамповки, что подчеркивает важность тщательного проектирования и оптимизации процесса для достижения желаемых характеристик и качества изготавливаемых деталей. Увеличение высоты пояска требует применения большей технологической силы и влияет на интенсивность и характер напряжений в материале, что должно быть учтено при проектировании штампов и выборе параметров процесса.
Список литературы
1. 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.
2. 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. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
3. Сторожев М. В. Теория обработки металлов давлением : учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. / М. В. Сторожев, Е. А. Попов. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
4. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977.
278 с.
5. 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.
6. Аникеева Ю. С. Анализ напряжений и деформаций при получении цилиндрических деталей с фланцевой частью // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 5. С. 410-412. EDN ECGOFN.
7. Ташматова Ш. С., Ганиева Т. И., Курбонова К. Э. Компьютерное моделирование и автоматизация технологических процессов производства в машиностроении // Теория и практика современной науки. 2020. № 3(57). С. 296-300. EDN ГНРА^.
8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022663472 Российская Федерация. Программа для расчета технологической силы гибки : № 2022617764 : заявл. 27.04.2022 : опубл. 14.07.2022 / С. С. Яковлев, Л. В. Каркач, А. И. Гасанов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет». EDN KRMMNP.
9. Левачева Д. А. Исследование ротационной вытяжки тонкостенных конических деталей // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 8. С. 78-84. EDN NQUTSU.
10. Романов П. В., Ремнев К. С. Оценка характера течения металла при высадке титановых прутковых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 3. С. 120-124. EDN YZHSEK.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 2
Гасанов Аббас Иса оглы, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наун., доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет.
COMPUTER SIMULATION OF THE EXTRUSION PROCESS A.I. Gasanov
The article examines in detail the effect of changing the height of the working tool belt on various parameters of the stamping process of an aluminum semi-finished product when using the reverse extrusion operation. Computer simulations were carried out, which were carried out with different tool configurations, differing in the height of the working edge of the punch. The results showed that increasing the height of the belt requires the use of greater technological force. This highlights the importance of selecting the correct tool configuration for an optimal stamping process. In addition, the study revealed that as the height of the girdle increases, the tensile stresses in the material increase. There is also a change in the intensity of deformations and the nature of stresses in the material. The general conclusion of the article is that changing the height of the flange has a significant impact on the parameters of the metal stamping process. Understanding these relationships is key to effectively optimizing the process and ensuring high quality parts produced. Further research in this direction may contribute to the development of more accurate and reliable methods for stamping these products.
Key words: computer modeling, metal forming, reverse extrusion, plastic forming, technological force.
Gasanov Abbas Isa ogly, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University.
Scientific advisor: Pasynkov Andrej Aleksandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University.
УДК 621.73.01
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-2-296-297
АНАЛИЗ СЛОЖНОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ПУТЕМ КОМПЬЮТЕРНЫМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ
Ю.С. Галкин
В данной статье рассматривается роль компьютерного моделирования в процессе штамповки листовых металлов, акцентируя внимание на важность учета коэффициента трения между заготовкой и инструментами. Автор подчеркивает, что выбор коэффициента трения позволяет минимизировать износ оборудования, увеличить срок его службы и сократить производственные расходы, а также улучшить свойства готовой детали. С использованием программного обеспечения для моделирования, такого как QForm проведены компьютерные моделирования процесса комбинированной вытяжки-отбортовки, показывающие, как различные коэффициенты трения влияют на результат пластического формоизменения металла. В работе представлены результаты четырех моделирований с разным коэффициентом трения, определены средние напряжения и интенсивности деформаций. Сделаны выводы о влиянии коэффициента трения на исследуемые параметры и приведены их распределения. Показано, что, хотя коэффициент трения практически не влияет на характер изменения средних напряжений, этот параметр процесса значительно влияет на интенсивность деформаций.
Ключевые слова: напряженное состояние, компьютерное моделирование, средние напряжения, обработка металлов давлением, интенсивность деформаций, вытяжка-отбортовка.
Компьютерное моделирование играет важную роль в современном мире проектирования и производства, позволяя значительно сократить время и затраты на разработку новой продукции, отладку технологических процессов и пр. Одним из примеров применения компьютерного моделирования является процесс штамповки листовых металлов [1]. Этот процесс подразумевает деформацию листа из цветных или черных металлов для придания ему необходимой формы, при этом необходим учет коэффициента трения между заготовкой и инструментами, поскольку он влияет как на качество конечного продукта, так и на износ оборудования, и на другие параметры процессов. Коэффициент трения напрямую влияет не только на качество поверхности, но и на возникающие в процессе штамповки напряжения и деформации, а также на усилия формообразования, повреждаемость и пр. Подбор оптимального параметра трения позволяет минимизировать износ оборудования, увеличить срок его службы и, как следствие, сократить производственные расходы, однако помимо этого и улучшить свойства детали [2-3].
Стоит отметить, что чем больше площадь контакта заготовки со штамповой оснасткой, тем выше влияние коэффициента трения на весь технологический процесс. Особенно важно его исследовать при реализации сложных методов формоизменения, включая комбинацию вытяжки и отбортовки. Так как этот процесс является сложным по характеру изменения формы и течения материала, то в данном случае необходимо проведение компьютерных моделирований.
Такие моделирования позволяют точно предсказать результат пластического формоизменения металла с учетом различных коэффициентов трения. С помощью программного обеспечения для моделирования, такого как
