Оценка силовых параметров совмещенного процесса вытяжки и отбортовки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ

УДК 621.983; 539.374

ОЦЕНКА СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ СОВМЕЩЕННОГО ПРОЦЕССА

ВЫТЯЖКИ И ОТБОРТОВКИ

М.В. Грязев, С.Н. Ларин, А.С. Аккуратнова

Приведены результаты исследований, основанных на компьютерном моделировании в комплексе QFORM процесса формоизменения цилиндрических изделий с одновременной реализацией операций вытяжки и отбортовки. В процессе исследования менялся радиус матрицы, коэффициент трения, коэффициент вытяжки и наличие/отсутствие прижима. Установлено влияние этих параметров на силу процесса.

Ключевые слова: отбортовка, вытяжка, деформирование напряжения, совмещение операций, сила.

В данной работе на базе метода конечных элементов выполнено исследование силовых режимов процесса вытяжки и отбортовки [1-3]. Схема процесса приведена на рис. 1.

Исследование выполнено в программном комплексе QFORM 3D. В качестве заготовки использовался листовой материал из стали 12Х18Н10Т [4-5]. В процессе исследования менялся радиус матрицы, коэффициент трения, коэффициент вытяжки и наличие/отсутствие прижима.

1

Рис. 1. Схема исследуемого процесса: 1 - пуансон — матрица для вытяжки и отбортовки; 2 - заготовка; 3 — матрица — пуансон для вытяжки и отбортовки

На рис. 2-11 представлены полученные зависимости, позволяющие выявить влияние радиуса закругления матрицы, толщины заготовки, трения на силу процесса.

182

Рис. 2. Зависимость изменения силы от величины радиуса закругления матрицы

без учета трения = 1,5 мм)

Анализ рис. 2 показывает, что с увеличением радиуса пуансона йп сила Р уменьшается на: 7,58 % - при йм = 3 мм; 1,94 % - йм = 10 мм; 4,33 % - йм = 15 мм.

Рис. 3. Зависимость изменения силы от величины радиуса закругления матрицы

(я = 1,5 мм, ¡1 = 0,05)

Анализ рис. 3 показывает, что с увеличением радиуса пуансона йп сила Р уменьшается на: 26,62 % - при йм = 3 мм; 11,11 % - при йм = 10 мм; 21,72 % - при йм = 15 мм.

Рис. 4. Зависимость изменения силы от величины радиуса закругления матрицы

без учета трения = 3 мм)

183

Анализ рис. 4 показывает, что с увеличением радиуса пуансона Яа сила Р уменьшается на: 11,71 % - при Ям = 3 мм; 5,87 % - при Ям = 10 мм; 8,04 % - при Ям = 15

Рис. 5. Зависимость изменения силы от величины радиуса закругления матрицы

(8=3 мм, ¡1 = 0,05)

Анализ рис. 5 показывает, что с увеличением радиуса пуансона Яа сила Р уменьшается на: 9,38 % - при Ям = 3 мм; 2,58 % - прийм = 10 мм; 11,07 % - при Ям = 15 мм.

без учета трения = 5 мм)

Анализ рис. 6 показывает, что с увеличением радиуса пуансона ЯП сила Р уменьшается на: 4,73 % - при Ям = 3 мм; 8,47 % - при Ям = 10 мм; 4,98 % - при Ям = 15

Анализ рис. 7 показывает, что с увеличением радиуса пуансона ЯП сила Р уменьшается на: 5,88 % - при Ям = 3 мм; 11,49 % - при Ям = 10 мм; 7,79 % - при Ям = 15

Анализ рис. 8 показывает, что с увеличением радиуса матрицы Ям сила Р уменьшается на: 28,6 % - при Яи = 3 мм; 18,2 % - при Яи = 5 мм; 16,9 % - при Яи = 10

Анализ рис. 9 показывает, что с увеличением радиуса пуансона ЯП сила Р уменьшается на: 17,1 % - при в = 1,5 мм; 7,5 % - при в = 3 мм; 5,9 % - при в = 5 мм. Большее влияние оказывает увеличение радиуса пуансона при деформировании тонколистового материала.

Рис. 7. Зависимость изменения силы от величины радиуса закругления

матрицы ($ = 5 мм, ц = 0,05)

Рис. 8. Зависимость силы процесса от величины радиуса закругления матрицы

($ = 1,5 мм, ц = 0,05)

Рис. 9. Зависимость силы процесса от величины радиуса пуансона (ц = 0,05)

Рис. 10. Зависимость силы процесса от величины радиуса пуансона (s = 1,5 мм)

185

Анализ рис. 10 показал, что с увеличением коэффициента трения ц от 0,05 до 0,5, величина силы Р увеличивается на 42,5 % - при йм = 3 мм; 29 % - при йм = 10 мм; 18 % - при йм = 15 мм.

11 = 0,05

V _____ — —"

\ * = 0,25

\ (1 = 0,5

-> ь

Рис. 11. Графические зависимости Рот h

Анализ рис. 11 показывает, что при совмещении операций вытяжки и отбор-товки максимальная сила наблюдается в момент окончания процесса деформирования при формировании окончательной геометрии детали. Установлено, что с увеличением коэффициента трения ц от 0,05 до 0,5 максимальная силаТ5 возрастает на 30%.

В данной статье представлены результаты моделирования совмещении операций вытяжки и отбортовки. Проанализировано влияние таких параметров, как степень деформации, размеры инструмента, параметры трения и размеры заготовок на силу при совмещении операций вытяжки и отбортовки. Полученные результаты можно использовать как рекомендации при проектировании технологических процессов.

Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-48-710014 и гранта администрации Тульской области.

Список литературы

1. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с.

3. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.

4. Евсюков С.А. Отбортовка горловин на заготовках, имеющих анизотропное упрочнение//Кузнечно-штамповочное производство, 1994. № 11. С. 17-19.

5. Hongliang Su, Liang Huang, Jianjun Li, Guodong Li, Pan Huang nvestigation on the forming process and the shape control in electromagnetic flanging of aluminum alloy // Procedia Engineering, 2017. Vol. 207. P. 335-340.

Грязев Михаил Васильевич, д-р техн. наук, профессор, ректор, mpf-tula(a),rambler, ги, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, mpf-liila aramhler.ni, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

186

Аккуратнова Анастасия Сергеевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет

EVALUATION OF THE POWER PARAMETERS OF THE COMBINED PROCESS

HOODS AND SHUTDOWN

M.V. Gryazev, S.N. Larin, A.S. Akkuratnova

In the article, the results of studies based on computer modeling in the qform complex of the process of forming cylindrical products with simultaneous implementation of the drawing and flanging operations. In the course of the study, the radius of the matrix, the coefficient of friction, the stretching coefficient and the presence / absence of the clamping changed. The influence of these parameters on the strength of the process is established.

Key words: flanging, drawing, deformation, stresses, combination of operations,

force.

Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, rector, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Akkuratnova Anastasiya Sergeevna, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.983; 539.374

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИСХОДНЫХ ЗАГОТОВОК ПРИ ШТАМПОВКЕ

ОБЛИЦОВОК КУМУЛЯТИВНЫХ ЗАРЯДОВ МАЛОГО КАЛИБРА С ПЕРЕМЕННОЙ ТОЛЩИНОЙ СТЕНКИ

В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева

Приведен анализ, по выбору исходных заготовок при штамповке облицовок малого калибра в зависимости от угла ее раствора с переменной толщиной стенки вдоль образующей конуса воронки. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния материала в течении всего процесса нагружения.

Ключевые слова: кумулятивная облицовка, прутковая заготовка, штамповка, матрица, пуансон, деформация, обработка металлов давлением.

Наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности получили облицовки малого калибра с переменной толщиной вдоль образующей конуса воронки.

Ниже будут приведены результаты исследования по штамповке [1, 2] медных кумулятивных облицовок малого калибра с углом раствора от 30 до 90 градусов с переменной толщиной, геометрические размеры которых представлены на рис. 1.

Исследования напряженно-деформированного состояния и предельных возможностей формоизменения материала, силовых режимов рассмотрим на примере получения облицовки с углом раствора 60 градусов (рис. 1, б) из заготовки массой

3

m = 0.017кг и объемом V = 1876мм .