CC BY
36
УДК 621.983.001 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-380-383
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ГИБКИ ДЕТАЛИ «УГОЛОК» С УГЛОМ ГИБА БОЛЬШЕ 90 ГРАДУСОВ В УСОВЕРШЕНСТВОВАННОМ ШТАМПЕ С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
ЕС. Нестеренко, М.И. Щербов
Представлено исследование процесса гибки детали «уголок» с углом гиба 120° на штампе с двумя упругими элементами. Рассмотрен характер пластической деформации материала заготовки и напряжения, возникающие в процессе гиба.
Ключевые слова: листовая заготовка, деталь, напряжения, деформация, гибка, упругий элемент.
Детали, получаемые операцией гибки, широко применяются в отраслях, связанных с производством деталей для машин и механизмов.
В процессе гибки в заготовке присутствуют упругие деформации, которые после снятия нагрузки воздействуют на деталь, появляясь в таком эффекте, как упругое пружинение. При этом деталь меняет заданную форму: угол и радиус гиба [1, 2].
В большинстве случаев процесс гибки осуществляется при большой величине деформаций, когда в металле наряду с продольными растягивающими и сжимающими напряжениями формируются радиальные напряжения сжатия, которые зарождаются в результате давления крайних слоев металла на внутренние слои и достигают наибольшей величины у нейтрального слоя [3, 4].
В наше время развитие экономики и всевозможных отраслей промышленности стимулирует производителя на получение изделий, которые обеспечивали бы строгие требования к качеству и эксплуатационным свойствам продукта. Широкое распространение имеет гибка V-образных деталей.
Для массового получения V-образных деталей обширно применяют холодную листовую штамповку, один из методов обработки металлов давлением.
Получение данных деталей осуществляется в обыкновенном инструментальном штампе в штампах специальной штамповки и различных листогибочных станках.
Для повышения качества деталей, строгого соблюдения угла гиба и радиуса гиба предлагается способ гибки в инструментальном штампе с дополнительными упругими элементами, которые позволять сократить угол раскрытия и повысить точность радиуса гиба.
При протекании процесса гибки зачастую возникают большие напряжения, для их уменьшения используют подкладные упругие элементы или эластичные, так же возможно применение жестких элементов. В работе использованы матрица и пуансон, выполненные в жестком виде, и два упругих элемента.
Проведем моделирование процесса гиба для получения детали с углом гиба 1140, радиусом 12,5 мм, ширина 30мм, длина 120мм, толщина 1,5мм.
Схема расположения основных элементов штампа, которые участвуют в процессе моделирования гиба представлены на рис. 1.
Для решения задач холодной штамповки можно применять объемные конечные элементы, которые дают наиболее точные результаты при решении [5].
Для моделирования процесса был выбран программный комплекс ANSYS LS-DYNA. Обработке давлением подвергалась модель листовой заготовки, имеющая физико-механические свойства нержавеющей стали 15Х18Н12С4ТЮ-Ш. Используем сетку Hexahedral типа Explicit. Размер сетки 2мм. Для определения модели материала задаем марку и механические свойства материала заготовки 15Х18Н12С4ТЮ-Ш: 720 МПа, предел текучести 350 МПа, равномерное удлинение 30%. Так же для дальнейшего построения модели нам потребуются упругие свойства: плотность 2950 кг/м3, модуль Юнга 200 • 109 Па, коэффициент Пуассона 0,33, толщина заготовки 1,5 мм.
Рис. 1. Геометрия объектов
Физико-механические свойства рабочих элементов заданы подобно механическим свойствам стали марки Х12М, а упругих элементов заданы подобно свойствам стали марки 60Г.
Рассмотрим результаты моделирования: деформации и напряжения (рис. 2, 3, 4, 5) возникающие в процессе гиба и после снятия нагрузки.
№ ЕхрЯсН Оугш
Рис. 2. Распределение напряжений в нагруженной детали и нагруженных упругих
элементах
В: ЬфЛсН Чп.>тн I
Е^игл : ¿'.•'.V. I Туре: И1 а|еп1 ■ :-Им ипС: МРа Пте: 1,6105 СуЫв МитЬ»:
13.В.!0!111:16 ^^^ ^^^
-| 1.5276 Мах
I 1,3579 ^^^^^^
1,1№ ^^^^^^ ^^^^^^
0,33868
I 0,67895 ^^^^^^
Рис. 3. Распределение напряжений в детали и упругих элементах
после снятия нагрузки 381
Из рис. 2, 3 видно, что максимальное напряжение в заготовке 95 МПа в радиусной части. Минимальные напряжение лежат на линейных участках. Напряжения не превышают допустимых значений предела прочности нержавеющей стали 720 МПа. На рис. 4 показана эпюра распределения деформаций.
Из рис.4, 5 наблюдается, что деформация заготовки по толщине составляет не более 0,009%, деформация верхнего упругого элемента 0,038 %.
ПВПВШ |
8.6 721е-б M«
7,708бе-б 6.745е-6 5,7814е-б 4,8178е-6 3,9543е-б 2,8907е-б 1,9271 е-6 9,б357е-7 0 Min
Рис. 4. Распределение деформаций в нагруженной детали и нагруженных упругих элементах
В: Explicit Dynamics
Equivalent Elastic Strain Type: Equivalent Elastic Strain Unit: mm/mm Time: 1,7
С yd« Number: 6042741 14.05-2021 14:57
2.6722e-6 Max
2,3753e-6 2,0?84t-6 1,7815e-6 1.484 бе-б 1,187бе-б 3,9074e-7 5,9382e-7
0 Min
Рис. 5. Распределение деформаций в нагруженной детали и нагруженным упругих
элементах после снятия нагрузки
На рис. 6 представлена полученная деталь после моделирования.
Iftlîcn с,!««
1ЛГк
Рис. 6. Размеры детали после моделирования
382
Таким образом, благодаря применению двух упругих элементов мы добились уменьшения угла пружинения. Угол пружинения составляет О011, что значительно ниже расчетного (табличного) значения, равного 8012. Деформация детали по толщине незначительная 0,0009%, из чего следует, что толщина детали равна толщине заготовки. Криволинейность полок не наблюдается. Радиус отличается от заданного на 0,2мм. При этом радиус можно регулировать давлением упругих элементов. При использовании данной схемы процесса гибки деталь получилась высокого качества и заданных геометрических размеров.
Список литературы
1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Учебник для высших технических учебных заведений и техникумов. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
2. Рудман И.Л. Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка для инженеров-конструкторов штампов листовой штамповки и технологов листоштамповочного производства / В.Л. Марченко, Л.И. Рудман, А.И. Зайчук и др -М.: Машиностроение, 1988. 496 с.
3. Зубцов М.Е. Листовая штамповка. Л.: Машиностроение, 1980. 432 с.
4. Зубцов М.Г. Листовая штамповка. М.: Машиностроение, 1967. 504 с.
5. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. пер. с англ. М.: Мир, 1979. 392 с.
Нестеренко Елена Сергеевна, канд. техн. наук, доцент, Nesterenko77@mail.ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева (Самарский университет),
Щербов Максим Игоревич, студент, maksuporot@,mail. ru, Россия, Самара, Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева (Самарский университет)
SIMULATION THE BENDING PROCESS OF A PART WITH A BENDING ANGLE GREATER THAN 90 DEGREES IN AN IMPROVED DIE WITH ELASTIC ELEMENTS
E.S. Nesterenko, M.I. Scherbov
The article presents a study of the process of bending a corner part with a bending angle of 120 ° on a stamp with two elastic elements. The nature of the plastic deformation of the workpiece material and the stresses arising in the bending process are considered.
Key words: sheet blank, part, stresses, deformation, bending, elastic element.
Nesterenko Elena Sergeevna, candidate of technical sciences, docent, Nesteren-ko77@mail.ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after academician S.P. Korolev,
Scherbov Maxim Igorevich, student, maksuporot@mail.ru, Russia, Samara, Samara National Research University named after academician S.P. Korolev
