CC BY
21
УДК 621.777
РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ШТАМПА ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО СПОСОБА ВЫДАВЛИВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА «СТАКАН»
П.В. Крутиков, Н.А. Самсонов, Д.О. Абаносимов
Рассматривается возможность проектирования и создания штампа для специального способа холодного выдавливания, позволяющего существенно снизить технологическую силу деформирования, одновременно с этим повысить стойкость инструмента.
Ключевые слова: выдавливание, гильзы, прямое выдавливание, свободное истечение металла, полиуретановый буфер.
Проблема получения всевозможных осесимметричных деталей с помощью технологии холодного выдавливания в условиях крупносерийного производства всегда была достаточно актуальна и имела существенное количество как технологических, так и технических решений. Стойкость инструмента при выдавливании является решающим фактором, оказывающим непосредственное влияние на эффективность и экономичность всей технологии в целом. Производство деталей типа «стакан» востребовано практически во всех отраслях промышленности: начиная с гражданской и заканчивая военной, в частности, в патронно-гильзовом производстве. В АО «Тульский патронный завод» изготавливается широкая номенклатура изделий, представляющих интерес в связи с возможностью качественной оптимизации технологического процесса. Одним из таких изделий является пистолетный патрон Luger калибра 9х19 мм (рис. 1).
патроны пистолетные травматического действия
9т ш РА
с резиновой пулей
Пульная энергия 16 патронов не более 60 Дж.
Не применять ближе 1м. Запрещается стрельба в лицо человека, в лиц с 'вными признаками инвалидное*, переменных женщин и детей. Сберегать от нагрева и воздействия I злаги. Предохранять от /даров |и |тадений. I
Рис. 1. Пистолетные патроны, изготавливаемые в АО «ТПЗ»
34
Гильзы, применяемые в представленном патроне, производятся по технологическому процессу с использованием обратного выдавливания, характеризующемуся высоким коэффициентом использования металла (КИМ)-порядка 85.. .90 %, высокой производительностью труда и автоматизацией процесса. Коэффициент относительной высоты (к=1.1) позволяет получать осесимметричные оболочки без значительных дефектов, что положительно сказывается на характеристиках изделия.
Для деталей подобного типа характерны относительно низкая стойкость инструмента и высокие удельные силы при формоизменении. В ходе теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что сокращение площади контакта внешней поверхности заготовки с матричной полостью значительно уменьшает технологическую силу деформирования и существенно увеличивает стойкость оснастки. В процессе моделирования технологии выдавливания было обнаружено, что прямое выдавливание с элементами обратного истечения металла является наиболее предпочтительным способом получения деталей нужной конфигурации, но возможность реализации подобного процесса в производственном цикле требует дополнительной оптимизации конструкции в связи с необходимостью быстрого съема заготовок с рабочего инструмента после выдавливания особенно в условиях крупносерийного производства. Авторами была разработана конструкция штампа, позволяющего в производстве на универсальном прессовом оборудовании использовать специальный способ выдавливания, имитирующий прямое свободное выдавливание, и получать заготовки требуемого качества и с нужной конфигурацией (рис. 2). Также была подана заявка на получение патента на изобретение по представленному способу прямого выдавливания.
Ключевые узлы, входящие в твердотельную модель штампа: 1 - пуансон, 2 - матрица, 3 - съемник, 4 - матрицедержатель, 5 - контрпуансон, полиуретановый буфер. Выдавливание происходит за счет движения верхней плиты вниз, затем пуансонодержатель верхнего пуансона начинает давить на съемник, который, в свою очередь, воздействует на матрицу: происходит равномерное, одновременное движение вниз верхнего пуансона и матрицы. Заготовка, предварительно установленная в матрице, начинает выдавливаться вверх контрпуансоном 5, благодаря этому создается эффект прямого выдавливания, так как заготовка начинает двигаться под воздействием контрпуансона 5, а матрица 2 и пуансон 1, в свою очередь, формируют стенки детали.
Использование данной оснастки позволит автоматизировать и адаптировать технологический процесс получения гильз 9х19 способом холодного прямого выдавливания на универсальном прессовом оборудовании. Данная особенность имеет важное научно-техническое значение и серьезные перспективы практического применения предлагаемой технологии в условиях крупносерийного производства всевозможных мелкогабаритных
и крупногабаритных осесимметричных корпусов. В процессе исследования рассматриваемой технологии в программном комплексе Qform3D по результатам проведенного математического моделирования процесса установлены основные скоростно-силовые параметры и зависимости процесса (рис.3).
Рис. 2. Твердотельная модель штампа для выдавливания
Сила, МН
110"3
-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1- 24
_I_I_I_I_I_I_I_I_1_ I _1_I_I_I_I_I_I_I_I_
0,0 -0,2 -0.4 -0.6 -0,3 -1.017 -1,2 -1.4 -1.6 -1.8 -2.0
Ход пуансона, мм
Рис. 3. График зависимости силы деформирования от хода ползуна пресса при прямом выдавливании
Выявлено, что технологическая сила деформирования заготовки гильзы калибра 9х19 составляет порядка 21,88 МН при использовании специального способа прямого выдавливания с пояском на пуансоне, что на 20...25 % ниже значения силы деформирования с применением классического способа прямого выдавливания для аналогичного изделия.
Повышение стойкости инструмента при использовании описанного способа изготовления гильз по сравнению с классическим обратным выдавливанием может обеспечить серьезный экономический эффект, а также расширение номенклатуры деталей. В дальнейшем планируются изготовление экспериментальной штамповой оснастки и практические испытания с использованием разрывной машины INSTRON на базе кафедры МПФ. Полученные экспериментальные данные по оптимизации штамповой оснастки будут сравниваться с теоретическими, полученными с использованием метода конечных элементов (МКЭ). Перспективы рассматриваемого способа выдавливания достаточно широки: это и одновременное использование одновременно нескольких заготовок, и варьирование температурных и скоростных параметров процесса. Разработка и оптимизация конструкции штампа для подобных технологий имеют важное прикладное значение и могут быть реализованы и апробированы на многих предприятиях Тульского региона.
Список литературы
1. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.
2. Кудрявцев Е.М. КОМПАС-3Б V10. Максимально полное руководство. М.: ДМК Пресс, 2008. 1184 с.
3. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров / пер. с англ. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1979. 567 с.
4. Евдокимов А.К. Холодное выдавливание сложнопрофильных изделий // Кузнечно-штамповочное производство и обработка металлов давлением. 2007. №1. С. 9-17.
5. Евдокимов А.К. Штампы для холодного выдавливания длинно-осных стаканов // КШП. 2008. №11. С. 29 - 32.
6. Панфилов Г.В., Недошивин С.В., Шибаев М.Л. Статистические исследования точности заготовок сердечников пуль // Известия Тульского государственного университета. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. 2006. Вып. 2. С. 229 - 237.
Крутиков Петр Валерьевич, асп., mpf-tulaarambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Самсонов Никита Алексеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Абаносимов Денис Олегович, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE DESIGN OF THE STAMP FOR A SPECIAL METHOD OF EXTRUSION PARTS
SUCH AS GLASS
P.V. Krutikov, N.A. Samsonov, D.O. Abanosimov
The possibility of designing and creation of a stamp for a special method of cold squeezing enabling to reduce significantly technological force of deformation, while simultaneously increasing tool life is considered.
Key words: extrusion, cylinder liners, direct extrusion, the free end of metal, polyurethane buffer.
Krutikov Petr Valerievich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Samsonov Nikita Alekseevich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Abanosimov Denis Olegovich, postgraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983; 539.374
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ВЫТЯЖКИ КОНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Н.Е. Проскуряков, Д.З. Лай, Ч.Т. Лэ
Приведены результаты экспериментальных исследований процесса гидромеханической вытяжки конических деталей и выполнен анализ влияния трех технологических параметров (давление жидкости и давление прижима, относительная толщина заготовки) на относительную высоту получаемой детали.
Ключевые слова: давление жидкости, давление прижима, относительная толщина заготовки, планирование эксперимента.
Обычная вытяжка в жестких штампах не всегда может обеспечить эффективное получение деталей с высокими требованиями по качеству поверхности и точности (минимальная продольная разнотолщинность, допустимое утонение стенки т.п.), характерное для изделий оборонного комплекса. Возможным способом интенсификации процесса может выступить гидромеханическая вытяжка (ГМВ).
