CC BY
1
9. Галицина К.А. Получение сложнопрофильного изделия методом обработки давлением и анализ процесса // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 3. С. 254-256. EDN THAOCZ.
10. Романов П.В. Формовка внутренней полубобышки в стенке цилиндрической заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 560-562. EDN: GIXMRK.
Вобликов Григорий Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION OF PLASTIC FORMING OF A SHEET BLANK
G.A. Voblikov
The article discusses the technological process offlanging of metal sheet blanks used to form a flange around the contour of the blank or hole. The main factors such as material ductility, thickness, bending radius and flange height that affect the quality of the final product and prevent the occurrence of cracks and other defects are highlighted. A description of the use of computer modeling in the flanging process is given, including the creation of three-dimensional models and their analysis using software such as ANSYS, Abaqus, LS-DYNA, with an emphasis on QForm. The results of modeling are described, allowing one to estimate stresses, deformations, as well as predict possible damage and flange shape. The results of the study concerning the influence offlanging angles on the probability of defects and stress intensity are also presented. The conclusions discuss quality control methods and provide recommendations for optimizing the flanging process.
Key words: sheet metal stamping, flanging, probability of defects, damage, stress intensity, computer modeling,
stress state.
Voblikov Grigorii Alekseevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Platonov Valery Ivanovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State
University УДК 621.7
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-433-434
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.
На рис. 3 представлены результаты расчетов виде схем к оценке интенсивностей напряжений для первого перехода вытяжки.
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 применении 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
Г л
ню л
ш
Рис. 1. Эскиз детали
Рис. 2. Последовательность переходов
Рис. 3. Схемы к оценке интенсивностей напряжений для первого перехода вытяжки на конической (а)
и радиальной (б) матрице
434
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
р. н
«,градус
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 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.
Р
Н
160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 О
р Н
0,2
0,4
0,6
0,8
а б
Рис. 6. Графики изменения сил вытяжки второго перехода для конической (а) и радиальной (б) матриц
435
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, mpf-tula@rambler. ru, 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
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 ofpower 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, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gryazeva Elena Dmitrievna, candidate of physical and mathematical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State
University,
Khrychev Ivan Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-5-436-437
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШТАМПОВКИ ИЗДЕЛИЯ С ФЛАНЦЕВОЙ ЧАСТЬЮ
С.Д. Шеховцов
Статья раскрывает важность анализа температуры в процессах штамповки металлических деталей, подчеркивая ее влияние на пластичность материала, сопротивление деформации и конечные свойства изделия. В работе подробно описывается процесс листовой штамповки детали с фланцем. Данная статья посвящена исследованию влияния температуры инструмента на процесс листовой штамповки детали с фланцем. В работе рассматриваются два температурных режима: при комнатной температуре и при повышенной температуре инструмента. Исследование проводится с использованием компьютерного моделирования в программе QForm, что позволяет сравнить процесс штамповки при двух разных температурных режимах. Основное внимание уделяется анализу силы формоизменения и интенсивности деформаций в заготовке. Приводятся графики сил формоизменения и проводится их анализ, далее исследуется интенсивности деформаций в заготовке. Делаются выводы о том, как влияет температура инструмента на процесс штамповки.
Ключевые слова: технологическая сила, вытяжка, температура, фланцевая часть, компьютерное моделирование, обработка металлов давлением, штамповка.
Температура играет важную роль в процессах штамповки металлических деталей, значительно влияя на пластичность материала, его сопротивление деформированию и конечные свойства изделия [1-3]. При повышении температуры улучшается его пластичность и снижается сопротивление деформации, что позволяет осуществлять более сложные операции штамповки и получать детали той формы, что трудно получить иными способами [4-5].
436
