CC BY
3
УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-687-688
МНОГООПЕРАЦИОННАЯ ВЫТЯЖКА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КОРОБОК
О.М. Герасимова, Е.Д. Грязева, И.С. Хрычев
Вытяжка прямоугольных коробчатых изделий требует тщательного подбора заготовки для обеспечения требуемой геометрии и исключения возможности разрушения материала. Кроме того, при вытяжке относительно габаритных деталей значительны силы деформирования, что следует учитывать при подборе оборудования. Ввиду этого пользуясь комплексом для CAE расчетов, было выполнено моделирование вытяжки профильной заготовки для получения прямоугольной детали за два перехода. Выполнена оценка силовых режимов и напряжений в детали. Установлено влияния рабочего профиля матрицы на силы деформирования.
Ключевые слова: вытяжка, прямоугольны коробки, сила, напряжение, штамповка.
Тонкостенные габаритные детали прямоугольной формы находят применение в машиностроении в качестве всевозможных корпусных элементов [1-5]. Их получают листовой штамповкой из профильных или круглых заготовок. В статье рассматривается получение высоких прямоугольных изделий из профильной листовой заготовки. Следует отметить, что при вытяжке относительно габаритных деталей значительны силы деформирования, что следует учитывать при подборе оборудования. Требуется выполнение исследований для установления закономерностей влияния степеней деформации и рабочей геометрии инструмента на силу штамповки. Ввиду этого пользуясь комплексом для CAE расчетов, было выполнено моделирование вытяжки профильной заготовки для получения прямоугольной детали за два перехода. Выполнена оценка силовых режимов и напряжений в детали. Установлено влияние рабочего профиля матрицы на силы деформирования. Построены графики зависимости силы от коэффициента вытяжки для матриц с радиальной и конической заходными поверхностями.
Моделирование выполнено с помощью программы DEFORM. Данная деталь представляет собой прямоугольную деталь коробчатой формы. Толщина детали составляет 1,2 мм. Высота детали 65 мм. Габариты в плане 160 х 70 мм. Материал детали - сталь 12Х18Н10Т. На рис. 1 дан эскиз изделия.
На рис. 2 представлены эскизы с указанием последовательности переходов.
IS
-J
г Л
яю J
160
Рис. 1. Эскиз детали
687
Рис. 2. Последовательность переходов
На рис. 3 представлены результаты расчетов виде схем к оценке интенсивно-стей напряжений для первого перехода вытяжки.
Ягета- Effeidwe(MPa)
Stress - Effectif (МРа>
б
Рис. 3. Схемы к оценке интенсивностей напряжений для первого перехода вытяжки на конической (а) и радиальной (б) матрице
Анализ результатов моделирования позволяет сказать, что изменение рабочей геометрии матриц не влияет на максимальные значения напряжений, но применение радиальных матриц приводит к увеличению неравномерности напряжений. При приме-
688
нении конических матриц можно наблюдать небольшое увеличение значений повреждаемости в изделии. Однако, как для конических, так и для радиальных матриц ее величины не превышают допускаемых значений.
На рис. 4 представлены результаты расчетов виде схем к оценке повреждаемости для второго перехода вытяжки на конической матрице
■ I
Damage
1.00 I
I
I
Damage t.OO
1
I
Damage
I
I
I
б
Рис. 4. Схемы к оценке повреждаемости для второго перехода вытяжки на конической (а) и радиальной (б) матрице
На рис. 5 представлены графики изменения силы вытяжки от угла конусности для конической матрицы (а) и в зависимости от радиуса скругления кромки для радиальной (б) матрицы.
р.н
200000 150000 100000 50000
Р.Н
а , градус
а
б
Рис. 5. Графики изменения сил вытяжки первого перехода для конической (а) и радиальной (б) матриц
Анализ графика на рис. 5 позволил установить, что увеличение угла конусности приводит к росту силы на 25 %. Увеличение радиуса скругления кромки матрицы
689
а
ведет к росту силы на 7%. В целом применение конических матриц позволяет значительно снизить силы деформирования.
На рис. 6 представлены графики изменения силы вытяжки относительной величины хода инструмента для конической матрицы (а радиальной (б) матрицы.
а б
Рис. 6. Графики изменения сил вытяжки второго перехода для конической (а)
и радиальной (б) матриц
Для второго перехода вытяжки максимальные силы деформирования близки по величинам к первому переходу. Конические матрицы позволяют уменьшить силы деформирования на 15.. .20 % по сравнению с радиальными.
Таким образом на базе моделирования было установлено влияние рабочего профиля матрицы на силы деформирования. Построены графики зависимости силы от коэффициента вытяжки для матриц с радиальной и конической заходными поверхностями. Установлено что для рассматриваемой геометрии заготовок наилучшей является коническая геометрия рабочего профиля матрицы.
Список литературы
1. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
3. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение, 1986. 136 с.
4. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: Машиностроение, 1998. 446 с.
5. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.
Герасимова ольга Михаййловна, канд техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Грязева Елена Дмитриевна, канд. физ-мат. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хрычев Иван Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MULTI-OPERATION EXTRACTION OF RECTANGULAR BOXES
O.M. Gerasimova, E.D. Gryazeva, I.S. Khrychev
690
Drawing rectangular box products requires careful selection of the workpiece to ensure the required geometry and exclude the possibility of destruction of the material. In addition, when drawing relative to the overall parts, the deformation forces are significant, which should be taken into account when selecting equipment. In view of this, I use the complex for CAE calculations, modeling of the extraction of a profile blank was performed to obtain a rectangular part in two transitions. The evaluation of power modes and stresses in the part was performed. The influence of the working profile of the matrix on the deformation forces is established.
Key words: drawing, rectangular boxes, force, tension, stamping.
Gerasimova Olga Mikhailovna, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Gryazeva Elena Dmitrievna, candidate of physical and mathematical sciences, do-cent, Russia, Tula, Tula State University,
Hrychev Ivan Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.9; 621.7.044.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-8-691-692
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «ОБТЮРАТОР» МЕТОДОМ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОИ ШТАМПОВКИ
И.В. Зверев, Д.Г. Черников, А.Н. Пасько, Н.Н. Архангельская
Проведены расчеты показателей процесса изготовления детали «обтюратор» методом магнитно-импульсной штамповки, представлены аспекты компьютерного моделирования данного процесса, представлены технические решения повышения прочности оправки. При моделировании процесса обжима использовали комплекс LS-DYNA.
Ключевые слова: магнитно-импульсная штамповка, обжим или запрессовка, установка, индуктор, заготовка, компьютерное моделирование.
Исследованию процесса изготовления деталей методом магнитно-импульсной штамповки (МИШ) в настоящее время посвящено большое число научных работ и статей. Высокий интерес промышленности связан с неоспоримыми технологическими и экономическими преимуществами данной технологии обработки материала [1]. Рассмотрим применение данной технологии для изготовления детали типа «обтюратор», применяемой в специзделиях (рис. 1).
Данная деталь состоит из медного пояска и стального кольца. По требованию технической документации при запрессовке не допускаются пустоты и раковины в соединении, что трудновыполнимо при выполнении этой операции на гидравлических прессах. Для решения данной задачи были разработаны технологическая оправка (рис. 2), а также многовитковый индуктор и механизм прижима (рис. 3).
691
