CC BY
41
^исок литературы
1. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Дрофа, 2004. 591с.
2. Григорьев А.Л., Маткин Ю.Л. Моделирование колебаний упругой пластины пневматического вибровозбудителя // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 2. С. 57-64.
3. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1971.
751с.
A. Grigoryev, Yu. Matkin
Search of oscillations amplitude of the pneumatic vibrator elastic plate Dependence of forced oscillations amplitude of the pneumatic vibrator elastic plate from weight of the cargo fixed on it, taking into account a material of a plate and its geometrical parameters is considered.
Key words: vibrator, an elastic plate, fluctuations.
Получено 04.08.10
УДК 621.983
В.М.Лялин, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-54-28, misu-tm@tsu.tula.ru,
A.В.Пещеров, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-17-85, malenko@tsu.tula.ru,
B.Д.Лавров, магистрант, (4872) 35-54-28, misu-tm@tsu.tula.ru,
Д.А.Кощеев, магистрант, (4872) 35-54-28, misu-tm@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАСТИЧЕСКОГО ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПОДШТАМПОВКЕ КРУЖКА
Представлен вариант поэтапного экспериментального определения кинематики пластического течения при подштамповке плоских заготовок (кружков) на базе моделирования процесса с привлечением метода делительных сеток.
Ключевые слова: процесс штамповки кружка, энерго-силовые характеристики, параметры напряженно-деформированного состояния, метод делительных сеток.
Процессы подштамповки плоских заготовок (кружков) являются ключевыми в многооперационных технологических процессах изготовления ответственных деталей специального машиностроения, характеризующихся жесткими требованиями формирования сложной геометрии и заданного распределения механических свойств в стенках корпуса и дна. Процесс подштамповки уже в начальной фазе технологии позволяет осуществить необходимое перераспределение объема заготовки для получения корпуса и дна, достигнуть значительного упрочнения металла стенки и особенно зоны перехода стенки в дно, что, в свою очередь, после полного
рекристаллизационного отжига способствует повышению степени деформации на последующих вытяжках, т.е. интенсификации технологического процесса.
Процесс подштамповки (рис. 1) отличается сложностью механизма пластического течения, постоянно меняющимся, по мере нагружения, характером напряженного состояния по всей сплошности заготовки и силы деформирования. Все это существенно затрудняет возможность разработки точного и достаточно надежного метода его анализа. Поэтому в настоящее время используется только инженерный метод, характеризующийся весьма завышенной оценкой деформирующей силы.
Рис. 1. Схема поэтапного деформирования при подштамповке кружка: а - начальная стадия; б, в - промежуточные стадии; г - конечная стадия (1-пуансон, 2-матрица, 3-заготовка (кружок), 4-выталкиватель,
5-подштампованный кружок)
Для полного анализа рассматриваемого процесса в работе предлагается использовать вариационный подход с привлечением хорошо зарекомендовавшего себя метода локальных вариаций [1,2]. Суть метода состоит в составлении и решении основного уравнения мощности (функционала), составляющие которого характеризуют состояние деформируемой среды при пластическом формоизменении. Наиболее полно функционал может быть представлен в виде
\TsHdV +|^Н2<1Г + 2/1 Тв[Уь]dSk + \ас!¥- \ Ху^* = 0, (1)
V V2 Sk V я *
где Т„ = ст,
/73 -
предел текучести сдвига; <у„ - предел текучести; и - ко-
эффициент вязкости; Н - интенсивность скорости деформации сдвига; f -коэффициент трения; V ] - скорость скольжения металла по инструменту; Sk - площадь контакта; а - скоростная функция; X - вектор поверхностных сил; V) - вектор скорости движения инструмента; £ * - площадь поверхности воздействия внешних сил.
Для решения данного функционала необходимо определение кинематических полей скоростей перемещения деформируемой среды в данных условиях обработки (значения составляющих интенсивности скорости деформации сдвига Н и скоростная функция а зависят от кинематики):
Н = л-л--------
а = р
V
' дv V
+ 2-
г д г У
дv до
+ о—
Ы д1
2 г +
V
дv vл 2 2— + —
дг г у
Ъ(дv + —
до
дz дг
+ и Бг+СО Б2
(2)
(()
где р - плотность деформируемого материала; V, о - скорость перемещения вдоль осей г и г соответственно; ег,е2 - скорости деформации по осям г и 2.
Решение функционала осуществляется методом локальных вариаций [1,2], заключающимся в варьировании с достаточно малым шагом заданного априорного или полученного из эксперимента, но кинематически возможного для рассматриваемого процесса поля скоростей перемещений, нахождении соответствующих каждому варьируемому значению поля скоростей значения функционала (1) и выборе среди них минимального. При этом составляющая функционала, связанная с внешними силами, в варьировании не участвует. Подобные поэтапные решения приводят в итоге к определению действительного поля скоростей перемещений. Метод предусматривает использование ЭВМ и выгодно отличается от других по точности и корректности результатов.
Точность результатов во многом обеспечивается точностью исходных данных заданного поля скоростей перемещений. Для сложных процессов, характеризующихся нестационарностью области пластической деформации, целесообразно проводить экспериментальные исследования по выявлению этого поля.
В работе представлены результаты определения поля скоростей подштамповки кружка (рис.1). Деформированию подвергается кружок диаметром Dкр и толщиной Ткр с последующим формированием стенки штампом (пуансоном) диаметром Dп и углом в в матрице с углом ската а. Интенсивное деформирование сжатием периферийной области заготовки после ее прогиба с помощью угловой части штампа позволяет перераспре-
2(2
делить (выдавить) часть объема заготовки в дно, увеличив таким образом толщину дна до требуемого размера. Наиболее приемлемым экспериментально-расчетным методом по выявлению начальных полей скоростей является метод делительной сетки [(].
Для исследования пластического течения металла при подштампов-ке использовался универсальный штамп (рис.2). Штамп состоит из верхней 1 и нижней 2 плит, соединенных колонками 3. В верхней плите крепится направляющая втулка 4, в которой перемещается плунжер 5 с закрепленным на нем деформирующим штампом 9. В нижней плите имеется отверстие, в котором устанавливается матричный блок, состоящий из матрицы 8 и выталкивателя 11.
12 11 8
Рис. 2. Экспериментальный штамп
Образец кружка (исследуемая модель) 12 изготавливался из цилиндра диаметром 44 мм и высотой 11.. .12 мм. Модель представляет собой две отлитые из свинца половинки, на одной из которых в меридианальном сечении наносилась на микроскопе УИМ-2 ортогональная координатная сетка с базой Лг=Л/=2 мм. Перед нанесением сетки образец предварительно устанавливался в матричный блок, где производилась его осадка пуансоном, имеющим торец плоского сечения с целью уменьшения пор в мате-
риале заготовки и уменьшения зазора между матрицей. Затем образец извлекался из матрицы и обтачивался на токарном станке до высоты ^=10 мм.
Деформирование заготовки проводилось поэтапно на глубину внедрения 2,5, 5, 7,5 и 10 мм.. Глубина внедрения фигурного штампа регулировалась с помощью подкладных колец 10. Деформирование проводилось на гидравлическом прессе Hidrauma усилием 40 т.
Для численной обработки результатов полученные образцы сканировались, производилась их компьютерная обработка - «отбелка» в редакторе Point Brash. Качественное изменение дискретного поля при исследуемых параметрах представлено в таблице.
Используя редактор Auto Cad, находили конечные координаты узловых точек с целью определения составляющих перемещений Sr, Sz по осям r, z и общее перемещение S по формулам
Sr ~ rk ~ r0, Sz ~ zk ~ zCb S ~ yjSr ^ Sz , (4)
где rK (zK) - конечное значение координаты по соответствующим осям; r0 (z0) - начальное значение координаты по соответствующим осям.
Качественное изменение дискретного поля исследуемой заготовки
Полученные экспериментальные значения составляющих перемещений Sr, Sz позволяют определить составляющие скоростей перемещений по осям и= SlJt и ю=Sz/t (где t - время процесса деформирования), а зная скорости и привлекая численный метод расчета, определить характеристики как энерго-силовых параметров, так и характеристики напряженно-деформированного состояния.
Список литературы
1. Черноусько Ф.Л., Баничук И.В. Вариационные задачи механики и управления. М.: Наука, 197(. 2(8 с.
2. Лялин В.М., Журавлев Г.М. Напряженно-деформированное состояние осесимметричных процессов полугорячей и холодной штамповки выдавливанием // Известия ВУЗов. Черная металлургия, 1990, № 9.
С. 34-37.
3. Ренне И.П. Теоретические основы экспериментальных методов исследования деформаций методом сеток в процессах обработки давлением. Тула: ТПИ, 1979. 96 с.
V. Lialin, A. Pescherov, V. Lavrov, D. Koscheev
The method of definition of the kinematic characteristics of plastic formchanging circle stamping.
The version staging experimental of definition kinematic of plastic stream by stamping flat storage (circles) on base modeling of this process with attract of the nets method is present.
Key words: the process of stamping circles, the energy and power characteristics, the characteristics of strained state, the method of deviding nets.
Получено 04.08.10
УДК 621.86
Е.В. Давыдова, канд. техн. наук, ассист., (4872) 33-24-38, elen-davidova@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА С РАДИАЛЬНЫМИ ПРОФИЛЬНЫМИ ГНЕЗДАМИ
Рассмотрена аналитическая модель производительности механического дискового бункерного загрузочного устройства с радиальными профильными гнездами для предметов обработки формы тел вращения с явно выраженной асимметрией торцов.
Ключевые слова: система автоматической загрузки, бункерное загрузочное устройство, предмет обработки, производительность.
В системах автоматической загрузки сборочных машин и линий предметами обработки с явно выраженной асимметрией торцов используют механические дисковые бункерные загрузочные устройства (БЗУ) с радиальными профильными гнездами [1], одна из конструкций которых показана на рис. 1. Устройство имеет вращающийся диск 1 с радиальными пазами 2, оканчивающимися сквозными гнездами 3, имеющими форму, соответствующую конфигурации предмета обработки.
