CC BY
2
Технологии и машины обработки давлением
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-12-609-610
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЯ ФОРМОИЗМЕНЕНИЯ ПРИ РАЗНЫХ КОЭФФИЦИЕНТАХ ТРЕНИЯ
Е.М. Чунаева
Существуют методы машиностроительного производства, такие как ковка и штамповка. Штамповочное производство является одним из наиболее эффективных и популярных методов изготовления металлических деталей. Для штамповки важным параметром процесса является фактор трения, который влияет на качество изделия, его температуру, соответствие формы и размеров, износ штамповой оснастки, технологическую силу формоизменения и пр. Поэтому изучение данного фактора является очень важной задачей для улучшения производственного процесса и получения изделия более высокого качества. В данной работе рассматривается процесс горячей штамповки сплошной цилиндрической детали с двумя впадинами на верхней и нижней частях. Оценка проводится для определения технологического усилия формоизменения при разных коэффициентах трения по Кулону. Работа выполнена с использованием компьютерного моделирования в программном комплексе QForm. Получены графики усилия штамповки для трех коэффициентов трения, составлены формулы для расчета силы деформирования. Сделаны выводы о влиянии рассматриваемого фактора на исследуемые характеристики.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, коэффициент трения, технологическая сила, машиностроение, штамповочное производство, стальная деталь.
Машиностроение - одна из самых важных отраслей промышленности, занимающаяся разработкой и производством самых разнообразных деталей и изделий, применяемых повсеместно [1-2]. Большая часть машиностроительного производства заключается в изготовлении деталей из металлических сплавов, а для обеспечения качественного и эффективного их производства существуют основные методы обработки, которые широко применяются в современной промышленности.
Один из методов машиностроительного производства металлических деталей - это литье. Литье позволяет создавать сложные геометрические формы деталей, которые трудно получить другими способами. Еще одним важным методом машиностроительного производства является обработка резанием. В зависимости от требуемого результата, может осуществляться фрезеровка, токарная обработка, сверление, шлифовка и многое другое. Такая обработка является одной из основных технологий машиностроения [3-4].
Помимо перечисленных выше, существуют и другие методы машиностроительного производства, такие как ковка и штамповка. Штамповочное производство является одним из наиболее эффективных и популярных методов изготовления металлических деталей. Эта технология обладает рядом существенных преимуществ, которые делают ее предпочтительным выбором для производства многих типов деталей [5-6]. Одно из преимуществ штамповочного производства - это возможность создания деталей в больших количествах. Прессы способны работать на протяжении длительного времени без перерыва, что позволяет быстро и эффективно производить большое количество однотипных деталей. Благодаря этому процесс становится оптимальным для массового производства, сокращая время и затраты на изготовление деталей. Штамповка позволяет производить детали с различными особенностями, такими как отверстия, выступы или гнутые участки. Благодаря высокой точности и контролю процесса, производство способно обеспечить требуемые геометрические параметры и качество деталей.
Для штамповки важным параметром процесса (будь то листовая штамповка, объемная штамповка, прокатка, волочение, или любая другая операция) является фактор трения, который влияет на качество изделия, его температуру, соответствие формы и размеров, износ штамповой оснастки, технологическую силу формоизменения и пр. Поэтому изучение данного фактора является очень важной задачей для улучшения производственного процесса и получения изделия более высокого качества. В данной работе рассматривается процесс горячей штамповки сплошной цилиндрической детали с двумя впадинами на верхней и нижней частях. Оценка проводится для определения технологического усилия формоизменения при разных коэффициентах трения по Кулону. Подобные работы в настоящее время все чаще выполняют с использованием компьютерного моделирования [7-10], поэтому данное исследование выполнено с использованием компьютерного моделирования в программном комплексе QForm. В результате чего был получен график (см. рис.).
0,14
0,12
0,1
Е 0.08
§ 0,06 о
0,04 0,02 О
0 0,02 0,04 0,06 0.08 0,1 0,12 0,14 Время, с
Технологическая сила при разном коэффициенте трения
609
0,3—
——
0 01
Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 12
Установлено, что коэффициент трения играет роль при установлении максимального усилия формоизменения, и чем выше коэффициент трения, тем больше сила деформирования. Разница составляет между 0 и 0,3 более 15%. На основе полученных данных была выведена формула определения максимальной силы P, требуемой для формоизменения в зависимости от фактора трения F:
Р = 0,0667 • F2 + 0,0233 • F + 0,1170
В этой связи, по выполненной работе были определены максимальные усилия штамповки сложнопро-фильного изделия, установлено, что чем выше коэффициент трения, тем выше усилие формоизменения. Несмотря на то, что усилие меняется не столь значительно, была выявлена закономерность и получена формула для определения требуемой для деформирования силы.
В итоге, в современном машиностроительном производстве активно применяются инновационные технологии, такие как компьютерное моделирование и автоматизация производства. Это позволяет сократить время производства, повысить качество продукции и снизить издержки. Машиностроительное производство металлических деталей представляет собой сложный и многогранный процесс, требующий технологических новшеств, большого количества исследований. Благодаря развитию современных технологий изготовления и изучения процессов - производство металлических деталей становятся все более точными, эффективными и инновационными. Это позволяет создавать продукты высокого качества, соответствующие современным требованиям и стандартам.
Список литературы
1. Зубарев Ю.М. Динамические процессы в технологии машиностроения. Основы конструирования машин: Учебное пособие / Ю.М. Зубарев. СПб.: Лань, 2018. 212 с.
2. Никифоров А.Д. Современные проблемы науки в области технологии машиностроения. / А.Д. Никифоров. М.: Высшая школа, 2006. 392 с.
3. Филонов И.П. Инновации в технологии машиностроения: Учебное пособие / И.П. Филонов, И.Л. Бар-шай. Минск: Вышэйшая школа, 2009. 110 с.
4. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения: Уч. / Б.М. Базров. М.: Инфра-М, 2019. 492 с.
5. 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. Москва : Машиностроение, 2010. 732 с.
6. Бурцев В.М. Технология машиностроения. В 2-х т. Т. 1. Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / В.М. Бурцев. М.: МГТУ им. Баумана, 2011. 478 с.
7. Самсонов Н. А., Хрычев И. С. Влияние профиля заходной части матрицы на геометрию изделий при вытяжке круглых заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 3. С. 122-126. EDN IWQFYF.
8. Гасанов А. И. Напряженное и деформированное состояние при получении изделия типа «стакан» // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 5. С. 400-403. EDN JHKQSE.
9. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении / Тихонов А.Н. и др. М.: Машиностроение, 1990. 264 с.
10. Кондаков Д.И. Оценка силовых характеристик процесса прошивки компьютерным моделированием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 3. С. 128-130. EDN: SJIGZS.
Чунаева Екатерина Михайловна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Научный руководитель: Коротков Виктор Анатольевич, к.т.н., доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DETERMINATION OF TECHNOLOGICAL FORCE OF PLASTIC CHANGE AT DIFFERENT FRICTION COEFFICIENTS
E.M. Chunaeva
There are mechanical manufacturing methods such as forging and stamping. Stamping is one of the most efficient and popular methods for manufacturing metal parts. For stamping, an important process parameter is the friction factor, which affects the quality of the product, its temperature, conformity of shape and size, wear of die equipment, technological forming force, etc. Therefore, the study of this factor is a very important task for improving the production process and obtaining a higher quality product. quality. This paper examines the hot stamping process of a solid cylindrical part with two cavities on the top and bottom. The assessment is carried out to determine the technological forming force at different Coulomb friction coefficients. The work was carried out using computer modeling in the QForm software package. Graphs of the stamping force for three friction coefficients were obtained, and formulas were compiled for calculating the deformation force. Conclusions are drawn about the influence of the factor under consideration on the characteristics under study.
Key words: computer modeling, friction coefficient, technological force, mechanical engineering, stamping production, steel part.
Chunaeva Ekaterina Mikhailovna, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
Scientific advisor: Korotkov Victor Anatolievich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State
University
