CC BY
39
R.A. Tushin
Research of a brass wire is shown, the algorithm of research is resulted and recommendations about necessary mechanical properties are developed.
Key words: annealing, deformation, brass.
Tushin Roman Andriyovych, post graduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73
ОСЕВОЕ КОМПЛЕКСНОЕ ВЫДАВЛИВАНИЕ
Р.А. Тушин
Показано разрывное поле скоростей для комплексного выдавливания в конической матрице плоскоконусным пуансоном, построен годограф скоростей, используя который определяются скорости разрыва, выведены уравнения для определения силовых и деформационных параметров процесса. Установлено влияние технологических параметров процесса и геометрических параметров инструмента на силовые и деформационные характеристики.
Ключевые слова: комплексное выдавливание, плоскоконусный пуансон, годограф, комбинированное выдавливание, совмещенное выдавливание.
Классификация процессов холодного выдавливания подразделяется на базовые и многоканальные, причем последние в свою очередь разделены на комбинированные, совмещенные и комплексные схемы деформирования. Для каждого из элементов классификации была решена задача энергетическим методом разрыва скоростей в виде опорного решения. Метод разрыва скоростей допускает бесконечное множество решений одного и того же процесса, среди которых невозможно выявить наилучший.
Опорным решением в методе разрыва скоростей является такая модель процесса, которая характеризуется простейшим разрывным полем скоростей с минимальным количеством параметров и несложными аналитическими уравнениями, определяющими силовые, кинематические и деформационные режимы процесса. Если опорное решение подтверждено экспериментом, то тогда оно становится базовым, необходимым для получения более сложной модели. При одинаковых геометрических условиях деформаций и трения можно с большой степенью достоверности оценить влияние усложнения на изменение характеристик процесса.
В соответствии с классификацией комплексным выдавливанием называется процесс, сочетающий в себе комбинированное и совмещенное выдавливания. Соединение двух этих способов в один позволяет получить новую схему течения, показанную на рис. 1. Таким образом, процесс комплексного выдавливания сочетает в себе набор свойств, проявляющихся в составляющих его схемах течения.
а б
Рис. 1. Схема деформирования при комплексном выдавливании: а - разрывное поле скоростей; б - годограф
Такая деталь может служить полуфабрикатом в технологии получения металлических гильз к патронам, корпуса фильтра-осушителя, корпуса пускового устройства и т.д.
В соответствии с методом решения деформируемое тело разбиваем на жесткие блоки, формируя разрывное поле скоростей, и строим его годограф (рис. 1). На рис. 1 обозначены: 0, 1 - мертвая зона; 6 - заготовка; 2, 3,4, 7, 9 - очаги деформации; 5, 8 - изделие; х, у - высоты очагов деформации; t - толщины стенок изделия; г - расстояние до оси разделения прямого выдавливания; ^ - глубина внедрения нижнего пуансона; О, d, Ь - геометрические размеры инструмента.
Используя разрывное поле скоростей запишем основные геометрические соотношения, необходимые для дальнейших расчетов:
? = В -й; = Вл -й\; Ь = й- й2;
ах = ^ = В - Д; «2 = &2^а2
Запишем параметры оптимизации для различных очагов деформации: очага ОВ: ^1, ^2; очага ПВ: у; потоков ПСВ: 2; скоростного течения: ¥§. Редукция для различных очагов запишется следующим образом:
й
гоб = В;
гпп = — - прямого справа;
2
В - Вл
гт =------- прямого слева;
В - г
гпсв
D + di — Di
В
Поверхности разрыва скоростей:
2 2 l12 = V d2 + (x1 - a1) ;
l23 = V(D - d2)2 + (x1 - a1)2 ; l34 = V(D - d2)2 + (a1 - x1)2 ;
2 2
l45 = Vt + x2 ; l26 = D ; l67 = z:
l07 = Vd12 + У2 ; l78 = V(z - d1)2 + У2 ;
l69 = V(D - z)2 + (У + 5 - a2)2 ;
l89 = V (В1 - z) + (y + ^ .
Используя разрывное поле скоростей, построим годограф скоростей (см. рис. 1 б), который необходим для определения силовых режимов процесса.
Запишем тригонометрические соотношения, которые определяются из годографа скоростей:
sin bi = d2; cos bi = iza; rg-Pi = ;
l12 l12 x1 - a1
. 0 В — d2 r, xi — ai 0 В — d2
sinp2 = —; cosP2 = -1—L; rgp2 =--------------------2;
l23 l23 x1 — a1
. 0 В — d2 0 a1 — X2 В — d2
sinP3 = —; cosP3 =-V-2; rgb3 =---------------------2;
/34 /34 a1 — x2
598
sin P4 =-1—; cos P4 = ^; tgp4 = —; l45 l45 x2
• о di n У о di
sinp5 = tl; cosp5 =r~; rgp5 - ;
l07 l07 y
,n z — di n Ус z — di
sin p6 = —r^; cos p6=-r~; m = —1;
l78 l78 y
.0 Bi — z n y + s n В — z
sin P7 = —i-; cos P7 = -—; tgp7 = -^1-;
l89 l89 y +s
•о В — z 0 y + s — a2 0 Bi — z
sin p8 = ^—; cos p8=—;—2; r&p8_ 1
5---Г'О 7 ? ОГО ’
l69 l69 у + s — a2
bi ai bi
sin ai = —1-; cos ai = —1L; tgai = —;
/14 /14 ai
b2 a2 b2
sin a 2 =-^; cos a 2 =-^; tga 2 = -^.
l09 l09 a2
Условие несжимаемости
Fid2 = ^5t; V6z = V8(z — di); F6 (В — z )= ^(Д — z). Используя годограф скоростей, определим скорости разрыва: для обратного выдавливания
Vi = V16;
V1l12 . т/ = T/,^P = V1d2 .
V12 = Vi / cos Pi = ; V26 = Vitgbi
Xi — ai Xi — ai
V1d2l23 Т/ =v Itna = V1d2
V23 = V26 / sin p2 = 7--------------------------------V~\; V36 = V26 / tgp2 =
(xi — ai )(В — d2)’ (В — d2):
= VP.v = VlB/l4
V13 = ^-----; V14 =-------------------------------------; (1)
В — d2 Dal — d2ai — biai + biX2
V = b1V1B/34 . V = b1V1d2l45 .
V34 = 77;---------;-----;—; V45
(Bal — d2ai — biai + biX2 )(В — d2 ) ’ (Bal — d2ai — biai + biX2 )t ’
V = VlB(d — d2) .
(В — d2 )(B — d У
для прямого выдавливания
V = V6d1 , V = V6l07 , V = V6d1l78 , V = V6d1
V67 = ; V07 = ; V78 = —(-T\ ; V68
y y y(z—di Г (z—di)
V8 = /6dL + V6 = V(5 z
(z—d1) (z—d1)
V = V6(B — z )l09 , V = V6b2/69 , (2)
V09 =-----------------------------; V69 =-------------------------------------; (2)
b2 У + b2 s — b2 a2 + a2 В — a2 z b2 y + b2 s — b2a2 + a2 В — a2 z
у _ У6 (в - В1) . у _ У6Ъ2 (в - *)
у68 _ ------Г". у89 _
(В - г) ’ {р2 у + Ь2 s - Ь2 «2 + «2 В - «2 2 )В - г)
У = Уб (В - Вл) + у = Уб (в - 2)
8 (В1 - 2) б (В1 - 2) .
Так как Уб2 = У8(2-йл); Уб(В-2) = У8(В -2) , выполняется условие несжимаемости.
Определим параметр разделения потоков Ъ из равенства скоростей истечения металла из блоков 89 и 87:
Уб (В - 2) = Уб2 . 2 = Вйл . (3)
(Вл - 2) (2 - йл) ’ В - Вл + йл
Баланс мощностей обратного выдавливания:
Р
— йУл 2к = кУ12/12 + кУ23/23 + кУ2б 12б + кУ34 /34 + кУ45145 + кУ5 х2 т; (4)
2к
Р йУ 2к = к У (й2 +(Хл - ал) ) + к Улй2((В - й2) +(хл - ал) ) +
2к 1 хл - ал (хл - ал )(В - й2)
, А„2в увуиI + Ъ2) ( )
+ к——— + к-------------------—-+
Ууй 2 в + к Ул В(а2 + Ь2)
хл - ал Вал - й2 ал - Ьл ал + Ьл х2
+ к Ь1У1в((В - й2)2 + (а1 - x1)2) + к ЬлУлй2(/2 + х2 ) +
(Вал - й2 ал - Ьа + Ь^ )(В - й2) (Вал - й2 ал - Ьлал + Ь^2 )
1 УлВ(^2 - й)х2т + (В - й2 )(В - й) ■
Для получения выражения, необходимого для определения силы, надо произвести дифференцирование уравнения (5) по параметрам хл и х2, и определив эти параметры, подставим их в уравнение (5).
Баланс мощностей прямого выдавливания
-рВУб2к = кУ0б/0б + кУб7/б7 + кУ07/07 + кУ78/78 + кУ09/09 +
2к
+ кУб9/б9 + кУ89/89 + кУ8£т; (б)
-РВУб2к = к^ 2 + кУб ^ + У 2) + кУбйл(( 2~ йл)2)+у 2) +
2к у у у(2 - йл)
+ к Уб(В - 2)(а2 + Ь2 ) + к УбЬ2((В - 2)2 + (у + £ - а2)2)+
Ь2у + Ь2^ - Ь2а2 + а2В - а22 Ь2у + Ь2£ - Ь2а2 + а2В - а22
+ к У6Ъ2(в - 2 N (В - 2 )2 + (у + ^)2 + кУ6(в - 2 )ш у7)
(Ъ2У + Ъ2* - Ъ2и2 + и2В - и22)(В - 2) (В - 2) '
Аналогично обратному выдавливанию произведем дифференцирование уравнения (7) по параметру у, и определив этот параметр, подставим его.
Использованием выражений для определения силовых параметров процесса обратного выдавливания, приведенных выше, были построены графические зависимости изменения силы выдавливания от параметров х\
и Х2 (рис. 2).
0,6 0,8 1 1,2 1,4 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
XI -----> х2 -----
Рис. 2. Зависимость относительной величины силы —:
2к
а - от параметра х-^; б - от параметра Х2
Анализ приведенных выше зависимостей показывает, что с увеличением параметра х^ сила сначала уменьшается, а затем увеличивается. С увеличением параметра х2 величина относительной силы выдавливания уменьшается.
0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Г
Рис. 3. Зависимость относительной величины силы р/2к от редукции г: 1 - а = 30°; 2 - а = 45°; 3 - а = 60°
Используя выражение для определения относительной величины силы для обратного выдавливания, получим графическую зависимость изменения силы p/2k от редукции при различных величинах угла а (рис. 3).
Список литературы
1. Евдокимов А.К. Процессы выдавливания - как единая система. //Вестник машиностроения. №4.1998. С. 46-48.
2. Евдокимов А.К., Андрейченко В.А. Холодное выдавливание. Раздел 3 //Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки.(с. 106-120) Кишинев:Uшversitаs, 1993. 238 с.
3. Теория ковки и штамповки: учеб. пособие для студентов машиностроительных и металлургических специальностей вузов // Е.П. Унксов [и др.]; под общ. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1992. 720 с.
4. Яковлев С.П., Смарагдов И.А., Кузнецов В.П. Методы анализа процессов обработки металлов давлением. учеб. пособие. Тула: ТулПИ, 1976. 105 с.
5. Евдокимов А.К., Беккер П.В. Комплексного осевого выдавливания ступенчатой втулки с перемычкой внутри //Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация штамповочного производства». Тула: ТулГУ, 1999. 160 с.
Тушин Роман Андреевич, асп., mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский Эго-сударственный университет
AXIAL COMPLEX EXPRESSIO R.A. Tushin
The explosive field of speeds for complex expression in a conic matrix плоскоконусным is shown by the puncheon, the hodograph of speeds is built, using which speeds of rupture are defined, the equations for definition of power and deformation parametres of process are inferred. As a result of the conducted theoretical research agency of technological parametres of process and tool critical bucklings on power and deformation characteristics is installed.
Key words: complex expression, the puncheon with a flat cone, the hodograph, the combined expression, the combined expression.
Tushin Roman Andriyovych, post graduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
б02
