CC BY
84
ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ ДАВЛЕНИЕМ
УДК 621.983; 539.374
ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ВЫТЯЖКИ ТОЛСТОСТЕННЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЗАГОТОВОК
А.Н. Исаева, В.А. Коротков
В целях оценки корректности проведенных теоретических исследований были выполнены экспериментальные работы, реализация которых проводилась на испытательной машине ГМС-50. На каждой половинке колпачка наносилась делительная сетка. Составные колпачки подвергали вытяжке с утонением стенки. Колпаки после вытяжки разъединялись на две половинки. Для изучения характера искажения делительной сетки в зависимости от степени утонения, измерялись координаты делительной сетки на микроскопе УИМ-23. Обработка искаженной деформации координатной сетки дает достоверную информацию о характере напряженно-деформированного состояния по сравнению с другими геометрическими методами исследования в тех случаях, когда выполняется на базе теории течения.
Ключевые слова: вытяжка с утонением стенки, делительная сетка, эксперимент, траектория движения.
Экспериментальные работы по отработке технологических режимов вытяжки с утонением стенки толстостенных осесимметричных деталей [1-5] проводились на испытательной машине ГМС-50 (рис. 1). Вытяжка осуществлялась на провал. Эксперимент осуществлялся с использованием конусно-тороидальной матрицы диаметром 73 мм и пуансона диаметром 62 мм. Односторонний зазор составил 5 мм, коэффициент вытяжки т=0,58. Сила вытяжки изменялась от 234 до 337 кН. Для получения колпачка использовалась заготовка из стали 5 диаметром 115 мм и толщиной 5 мм.
Колпачки после вытяжки подвергались отжигу, а также фрезеровались с целью получения половинки размером 36 мм. На каждой половинке колпачка по поверхности среза на инструментальном микроскопе УИМ-23 наносилась делительная сетка с помощью алмазного индентора. За элемен-
3
тарную ячейку принимается квадрат со стороной 1 мм. Точность нанесения сетки ± 0,005 мм. На рис. 2 показан полуфабрикат с нанесенной делительной сеткой.
Рис. 1. Испытательная машина ГМС-50
Рис. 2. Полуфабрикат с делительной сеткой
4
Затем половины колпачков соединялись хомутами и сваривались в донной части по наружной поверхности. После сварки хомуты снимались, проводилась зачистка сварного шва. Составные колпачки подвергали вытяжке с утонением стенки как на провал, так и с ограничением рабочего хода.
Первую вытяжку с утонением проводили в конусной матрице диаметром 70 мм, пуансоном диаметром 62 мм (коэффициент утонения шг = 0,8). Сила вытяжки изменялась от 226 до 248 кН. Вторую вытяжку с утонением проводили в конусной матрице диаметром 68 мм, пуансоном 62 мм (суммарный коэффициент утонения ш2 = 0,6). Сила вытяжки изменялась от 256 до 257 кН.
Колпаки после вытяжки разъединялись на две половинки. На рис. 3 показаны полученные полуфабрикаты с искаженной делительной сеткой (5 продольных рисок).
а
б
Рис. 3. Полуфабрикаты с искаженной делительной сеткой: а - степень утонения ш2 = 0,8; б - степень утонения ш2 = 0,6
Для изучения характера искажения делительной сетки в зависимости от степени утонения измерялись координаты делительной сетки на микроскопе УИМ-23. Измерение искаженной делительной сетки сводилась к определению координат узловых точек и угловых искажений в этих точках.
Обработка искаженной деформацией координатной сетки, нанесенной в главной плоскости пластически деформируемого тела, дает более достоверную информацию о характере напряженно-деформированного состояния по сравнению с другими геометрическими методами исследования в тех случаях, когда выполняется на базе теории течения.
Обработка результатов измерения сводилась к следующим операциям:
1) к определению
а) текущих размеров 2а между узловыми точками на линиях тока;
б) текущих значений в узловых точках;
2) к определению
ч ~ ' а
а) текущих значении ех - —,
а
где а - размер ячейки вдоль продольной риски, совпадающей с линией то-
у_ау+1 ~ ат-\ . 7" 2 '
б) текущих значении - —,
К
где Я - расстояние центра ячейки, расположенного на линии тока от оси симметрии меридионального сечения тела,
р/ _ Д/+1 ~ кт-1 . *,- 2 '
в) текущих значений сдвиговой деформации
а к
г) текущих значений
П = д/4[(ег)2 + (ее)2 + етее]+ (Ухл>)2'^
д) текущих значений интенсивности деформации
п
Г(п) = ¡Г\п)(1п. "о
Обработка экспериментальных данных позволяет точно определить теоретическим путем кинематику течения материала, описанную в работе.
В соответствии с выбранной кинематикой течения материала происходит изменение направления течения материала в очаге деформиции. Найдем траектории движения точек в очаге деформации. На рис. 3 приведена схема к определению угла (3. Тангенс угла р будет определяться выражением
£Р=.£«(р-Р Я)
s0-tga(l-z)
Заметим, что угол (3 на входе в очаг деформации определяется по формуле
а при выходе из очага деформации так:
= п)
На рис. 4 приведены графические зависимости изменения траектории движения в очаге деформации.
Рис. 3. Схема к определению угла (3
Рис. 4. Графические зависимости изменения траектории движения в очаге деформации: сплошные линии соответствуют расчетным значениям; а пунктирные - экспериментальным; кривая 1 - движение точки; кривая 2 - точки 2; кривая 3 - точки 3; кривая 4 - точки 4;
кривая 5 - точки 5 7
Сопоставление результатов теоретических расчетов и экспериментальных данных указывает на их удовлетворительное согласование. Максимальная величина расхождения теоретических и экспериментальных данных не превышает 10 %.
Работа выполнена в рамках базовой части государственного задания №2014 на выполнение научно-исследовательских работ Министерства образования и науки Российской Федерации на 2014-2020 годы и грантов № 16-48-710014, №15-48-03234 и №14-08-00066.
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.
Исаева Анна Николаевна, асп., mpf-tnlaaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Коротков Виктор Анатолиевич, канд. техн. наук, доц., ст. науч. сотр., mpf-tulaaramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
DEVELOPMENT OF PROCESSING CONDITIONS THICK DOME OSSESIMMETRICHNYH BLANKS
A.N. Isaeva, V.A. Korotkov
In order to assess the correctness of the theoretical studies have heen carried out experimental work, the implementation of which was carried out on a test machine GMS-50. On each half of the cap was applied separating mesh. Composite caps were drawing with wall thinning. Caps after drawing were disassembled into two halves. To study the nature of the distortion of the grid pitch, depending on the degree of thinning, measured coordinates of a separating grid microscope UIM-23. Processing distorted grid deformation, gives reliable information on the nature of the stress-strain state in comparison with other geometric methods in the study when performed on the basis of current theory.
Key words: hood with wall thinning, dividing grid, the experiment, the trajectory.
Isaaeva Anna Nikolaevna, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Korotkov Viktor Anatolievich, candidate of technical sciences, docent, Senior Researcher, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 539. 374
ПЛАНИРОВАНИЕ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПО РАДИАЛЬНОЙ ШТАМПОВКЕ КОНЦЕВЫХ УЧАСТКОВ КРЕСТООБРАЗНОГО ПРОФИЛЯ
Г.В. Панфилов, В. А. Сухонин, С.С. Калинин
На основе теории статистических многофакторных исследований проведено планирование эксперимента по радиальной холодной штамповке сложнопрофильных лопастей стабилизаторов стреловидных пуль к охотничьим боеприпасам с одновременной отрубкой облоя по внешнему контуру на заключительной операции.
Ключевые слова: стреловидные пули, многофакторный эксперимент, холодная радиальная штамповка.
В ряде случаев окончательное формообразование наружного контура лопастей стабилизаторов стреловидных пуль целесообразно выделять в самостоятельную операцию и проводить ее в РШУ с поступательно сближающимся инструментом, имеющим клиновые выступы сложной формы, отделяющими облой. Формообразование наружного контура стабилизаторов обрубкой облоя в штампе должно в условиях крупносерийного и массового производства обеспечивать надежное отделение излишков материала, требуемое качество внешней поверхности лопастей и удовлетворительную стойкость деформирующего инструмента. Выполнение перечисленных выше условий определяется правильным выбором формы режущих клиньев, размерами и материалом обрабатываемых лопастей, исключением или уменьшением факторов, способствующих снижению качества готовых изделий.
Важной особенностью исследуемого процесса является радиальное движение инструмента, направление перемещения которого составляет угол 450 с поперечной осью симметрии стабилизатора. В работе [1] экспериментально исследован процесс отрубки облоя по наружному контуру лопастей поступательно сближающимся инструментом, имеющим простые клиновые выступы с углами а^ и а 2 (рис. 1). Однако последующая опытно-промышленная отработка данной операции показала, что появляющиеся при этом дефекты наружных кромок лопастей толщиной 5 в виде наплыва * (рис. 2) и толщины скола г имеют достаточно значимую величину и ухудшают качество изготавливаемых стреловидных пуль.
9
