CC BY
20
УДК 621.983
РЕАЛИЗАЦИЯ ОПЕРАЦИИ «ВЫТЯЖКА» ДЕТАЛЕЙ
КОРОБЧАТОЙ ФОРМЫ В РАМКАХ МАЛООТХОДНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
А.Н. Малышев, С. А. Бысов, А.В. Харитоненко
Настоящее исследование посвящено реализации вытяжки деталей коробчатой формы посредством применения заготовок с фигурными краями в рамках малоотходных технологий штамповки. В исследовательских целях разработан технологический процесс штамповки коробчатой прямоугольной в плане формы детали «Крышка верхняя», произведена модификация прототипной экспериментальной штамповой оснастки, а также проведен комплекс пуско-наладочных работ и тестовая штамповка деталей «Крышка верхняя» в условиях действующего штамповочного производства.
Ключевые слова: штамповка, вытяжка деталей коробчатой формы, заготовки с фигурными краями, фигурный технологический припуск, штампы последовательно действия.
Холодная листовая штамповка является одной из самых распространенных технологий изготовления изделий из металлических и неметаллических материалов [1] в форме корпусов, стаканов, кожухов, лицевых панелей, уголков, усилителей и многих других деталей. Кроме того, является прогрессивной и постоянно совершенствующейся технологией с точки зрения применения самых современных материалов для реализации штамповки и для изготовления технологической оснастки, использования современного прессового оборудования, совершенствования существующих и развития новых операций и технологий. Одним из факторов, влияющих на экономическую эффективность и целесообразность применения технологии листовой холодной штамповки для изготовления разнообразной номенклатуры изделий, является объем технологического припуска, который служит для компенсации определенных «несовершенств» материала и формообразующих операций, присущих технологии штамповки, и, как правило, после операции «обрезка» попадает в отход.
Одной из приоритетных задач штамповочного производства в целом и в частности заготовительного производства является сокращение материалоемкости при производстве изделия, что в свою очередь ведет к оптимизации стоимости штампованного изделия. Как правило, решение этой задачи начинается на стадии проектирования заготовки в процессе создания нового технологического процесса или путем изменения ее размеров или формы при совершенствовании существующего.
Производственные данные и обзор научной литературы [2] показывают, что в ряде случаев требуется специальный подход к проектированию технологического процесса штамповки с точки зрения оптимизации его материалоемкости.
Значительный объем технологического припуска попадает в отход, например, при операции «обрезка», которой предшествует операция «вытяжка» коробчатой детали с фланцем. В настоящей исследовательской работе рассмотрен технологический процесс штамповки детали «Крышка верхняя», конструкция которой представляет собой прямоугольное коробчатое изделие. Как известно [3], в листовой штамповке операция «вытяжка» коробчатых деталей является сложным процессом из-за нестабильности деформации вытягиваемого материала вдоль периметра коробчатой детали. Величина радиусов сопряжений боковых стенок коробки при вытяжке деталей коробчатой формы с фланцем имеет большое значение, так как для малых радиусов резко увеличиваются неравномерность деформаций и интенсивность напряжений в углах коробки, которые в этом случае могут превысить предел прочности металла и привести к разрывам заготовки (рис. 1, б).
а б
Рис. 1. Дефекты детали «Крышка верхняя» до модификации штамповой оснастки: а - складки; б - разрывы
Исследование [4], выполненное в производственных цехах АЗЛК и ЗИЛа, определило возможность увеличения коэффициента использования материала посредством применения фигурного технологического припуска по краям заготовки с одного или нескольких краев заготовки. Данное исследование предполагало выполнение ряда экспериментов для деталей автомобиля «Москвич» - «крыла заднего» и «панели двери наружной задней», также для автомобилей ЗИЛ-130 и ЗИЛ-131 - «панели двери внутренней», «облицовки радиатора» и «панели приборов», в результате которых была определена экономия листового материала в пределах 3.. .5 %.
В рамках проведения научно-исследовательской практической работы в условиях действующего производства ООО «АВТОЛИТ» (г. Калуга) была выполнена модификация экспериментальной прототипной штам-повой оснастки для опытного изготовления детали «Крышка верхняя». До модификации штамповой оснастки на деталях «Крышка верхняя» наблюдались такие дефекты как складки (рис. 1, а) и разрывы (рис. 1, б). Экспериментальный штамп последовательного действия был модифицирован относительно получения на первой позиции фигурного технологического
435
припуска [4 - 6], показанного на схеме резки рулонного проката на штучные заготовки с фигурными краями (рис. 2), а также относительно внесения в конструкцию штампа тормозных (перетяжных) ребер [7], для устранения волн на свободных участках вытягиваемой заготовки, создания пластических деформаций в центральной части заготовки, контроля течения фланца из-под прижима и выравнивания напряженного состояния фланца. Материал детали - оцинкованной холоднокатаный прокат DX57DZ140 толщиной 2,2 мм. Процесс опытной штамповки был выполнен на листоштамповочном многопозиционном прессе AIDA FT2-40 номинальным усилием 4000кН укомплектованном грейферными линейками (рис. 3), размотчиком, податчиком и правильным устройством.
Рис. 2. Схема резки рулонного проката на штучные заготовки с фигурным технологическим припуском
На рис. 2 показана схема разрезки рулона на штучные заготовки. Штамповка деталей из обычных заготовок предполагает резку рулонного проката длиной Ь по прямой линии на штучные заготовки длиной В в количестве N1 =Ь/В. Штамповка деталей из заготовок с фигурным припуском (краями) предполагает резку такого же рулона длинной Ь на большее количество штучных заготовок, т.е. N2=L/(B-А); (N2>N1), и на каждой заготовке будет достигаться снижение расхода материала площадью АА [4].
Модифицированная в исследовательских целях штамповая оснастка последовательного действия предполагает ряд технологических штамповочных операций, которые указаны в таблице.
Экономия металла только за счет уменьшения формата плоской заготовки, как правило, не приводит к удовлетворительному результату т.к. ведет к появлению новых дефектов в виде разрывов и гофрообразования и не позволяет управлять течением металла фланца через перетяжные ребра т. к. поверхности материала не хватает для его торможения перетяжных ребрах и после перехода («ускользания») материала через него процесс вытяжки становится менее управляемым, а при применении фигурного технологического припуска (который впоследствии удаляется в отход) возникает необходимость увеличения усилия прижима всего лишь на 7...10 % из-за потери прижимной фигурной поверхности кромок заготовки.
Технологические операции в штампе последовательного действия для изготовления детали «Крышка верхняя»
вид сверху
изометрия
фотоснимок
В £
5 Я
и %
ре р
О ^
5 л
6 й
ей ^ ря ет
5 3
О в
я £
и й
Л 2 ре
ре р
и ю
5 о
я £ я § и Й
£ I ер
в ю
5 О О ^
к | ^
я Я а
^ а §
л э
а 2 я
^ л ю
в ю о
А о л
О ^ ^
я и
^ л
еи
В ¡9
О ~
Рис. 3. Перемещение грейферными линейками детали «Крышка верхняя» между операциями штампа последовательного действия
437
Образцы полученных при опытной штамповке деталей «Крышка верхняя» показали удовлетворительное качество поверхностного слоя относительно отсутствия дефектов, которые наблюдались в штампе до его модификации. Введение в конструкцию штампа тормозных ребер и использование заготовки с фигурным припуском [4 - 6] позволили избежать гофрообразование и получить экономию металла заготовки на 3 %, что доказывает целесообразность внедрения заготовок с фигурным припуском в штампах последовательного действия при штамповке из рулона.
Список литературы
1. Бурдуковский В.Г. Технология листовой штамповки. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та. 2019. 224 с.
2. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение. 1986. 136 с.
3. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд. Л.: Машиностроение, 1979.
4. Жарков В.А., Тетерин Г.П., Верхов Е.Ю., Самойлов Б.С., Заруц-кий В.Ф., Богатырев А.И. Малоотходная вытяжка деталей из листовых заготовок с фигурными краями // Кузнечно-штамповочное производство. 1983. №7. С.13-27.
5. Патент № 1090473 (СССР), 15.09.1982. Листовая заготовка для вытяжки // Патент № 1090473. 1984. Бюл. № 17. / Жарков В.А., Тете-рин Г.П., Верхов Е.Ю. [и др.].
6. Патент № 1169778 (СССР), 18.11.1983. Листовая заготовка для вытяжки // Патент № 1169778. 1985. Бюл. № 28. / Жарков В.А., Тете-рин Г.П., Верхов Е.Ю. [и др.].
7. Верхов Е.Ю, Морозов Ю.А., Фролов А.А. Прижим вытяжного штампа для качественного получения сложных листовых деталей // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2015. №2. С. 11-17.
Малышев Александр Николаевич, канд. техн. наук, доцент, Иу-к^тхШ атЬох. ги, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Бысов Сергей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Шк.т^иЩпЪох.ги, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет),
Харитоненко Антон Владимирович, магистрант, 1т-к{.т^и@,тЪох.ги, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)
438
REALIZA TING THE «DRA WING» OPERA TION OF CUP RECTANGLE PARTS IN THE FRAME OF LOW-WASTE STAMPING TECHNOLOGY
A.N. Malyshev, S.A. Bysov, A. V. Kharitonenko
The article is devoted to the implementation of cup rectangle parts by usage of blanks with shaped edges in the frame of low-waste stamping technologies. For research purposes, the technological process of stamping a cup rectangular part was created for the "Top cover ", the prototype experimental die tooling was modified, a set of try-outs and test stamping of the "Top cover " parts was implemented in the real stamping production.
Key words: stamping, drawing cup rectangle parts, blanks with shaped edges, shaped technological allowance, transfer dies.
Malyshev Alexander Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, Im-kf.mgtu a inhox.ru, Russia, Kaluga, Moscow Bauman State Technical University, Kaluga Branch,
Bysov Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, 1m-kf.mgtua inbox.ru, Russia, Kaluga, Moscow Bauman State Technical University, Kaluga Branch,
Kharitonenko Anton Vladimirovich, master, Im-kf.mgtua inbox.ru, Russia, Kaluga, Moscow Bauman State Technical University, Kaluga Branch
