CC BY
6
2. Яковлев С.С., Кухарь В.Д., Трегубов В.И. Теория и технология штамповки анизотропных материалов / под ред. С.С. Яковлева. М.: Машиностроение, 2012. 400 с.
3. Теория обработки металлов давлением / Учебник для вузов / В. А. Голенков, С.П. Яковлев, С. А. Головин, С.С. Яковлев, В.Д. Кухарь / Под ред. В. А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.
Ерошкин Даниил Викторович, студент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
Астахов Андрей Сергеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ASSESSMENT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS ISOTHERMAL REMEDY THICK-WALL PIPE PLANTS
D.V. Eroshkin, A.S. Astakhov
The simulation of the process of crimping the overall thick-walled billets. In the process of modeling, the values of the coefficient of the crush, the relative height of the crimped part, the strain rate, the relative wall thickness and the coefficient of friction changed. Later, according to the results of the analysis of the obtained results, the influence of these parameters on the amount of crimping force was established.
Key words: isothermal crimping, tube blanks, force, pressure treatment.
Eroshkin Daniil Viktorovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Astahov Andrey Sergeevich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983
РИФЛЕНИЕ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ В МАТРИЦЕ С РАЗЛИЧНЫМ ЧИСЛОМ МНОГОЗАХОДНЫХ СПИРАЛЬНЫХ
ВЫСТУПОВ
С. С. Яковлев, А. С. Архипцев, И. А. Чижов
Произведено компьютерное моделирование процесса формирования сетки рифлей на внешней поверхности заготовки. Выполнен анализ влияния числа многоза-ходных спиральных выступов матрицы на величины технологической силы, интенсивности напряжений и интенсивности деформаций на втором переходе вытяжки с локальным утонением.
Ключевые слова: интенсивность напряжений, интенсивность деформаций, технологическая сила, компьютерное моделирование, многозаходные спиральные выступы клиновидной формы, рифля.
В предыдущих работах было проведено исследование влияния числа многоза-ходных спиральных выступов при формоизменении рифлей на наружной поверхности на силовые параметры, интенсивности напряжений и деформаций [1].
Рассмотрим процесс формоизменения заготовки с наружными рифлями, полученной на предыдущем переходе, для окончательного формирования сетки рифлей. Заготовка и получаемый полуфабрикат представлены на рис. 1.
Рис. 1. Заготовка (а) и полуфабрикат (б), получаемые вытяжкой с локальным утонением через матрицы со многозаходными спиральными выступами клиновой формы по периметру рабочего пояска
Основная идея технологии [2] заключается в локальном формоизменении заготовки за счет многозаходных клиновых выступов по периметру рабочего пояска матрицы (рис. 2). При деформировании в таких матрицах, создается крутящий момент и происходит поворот заготовки относительно матрицы, что приводит к формированию рифленой наружной поверхности. На втором переходе вытяжки угол подъема спиральных выступов матрицы имеет противоположенное направление относительно спиральных выступов первой матрицы, в результате чего образуется сетка рифлей (рис. 1, б).
Рис. 2. Матрица с многозаходными спиральными клиновыми выступами по периметру рабочего пояска (вид сверху)
Рассмотрим влияние числа многозаходных спиральных выступов на технологическую силу, интенсивность напряжений и деформаций при получении сетки рифлей на втором переходе вытяжки при фиксированным угле подъёма спирального выступа. Число выступов составляло 12, 16, 20 и 24, с углами при вершине в плане, представленными в таблице. Угол подъема выступа равен 40°. Заготовками являлись полуфабрикаты с заданным числом рифлей, полученные вытяжкой с локальным утонением [3].
Угол при вершине клинового выступа матрицы в плане
Число выступов 12 16 20 24
Угол при вершине, градус 117 107 97 89
Исследование производилось при помощи компьютерного моделирования в программе QForm с использованием двухпереходной вытяжки через матрицы, с противоположенными углами подъема спиральных выступов.
Полуфабрикаты, получаемые данным способом [2], в зависимости от числа клиновых спиральных выступов представлены на рис. 3.
Рис. 3. Полуфабрикаты, получаемые при формоизменении в матрицах с разным числом многозаходных клиновых выступов:
а -12; б -16; в - 20; г - 24
Как видно из рис. 3, с увеличением числа выступов формируется более ярко выраженная сетка рифлей.
Для определения интенсивность напряжений и деформаций были проставлены трассируемые точки в середине толщины заготовки в месте пересечения впадин рифлей (Р1) и на вершине рифли (Р0) (см. рис. 4).
Рис. 4. Расположение трассируемых точек
367
в
г
Результаты моделирования формоизменения через вторую матрицу приведены на рис. 5, 6 и 7, где соответственно представлены графики технологической силы, интенсивности напряжений и деформаций при получении сетки рифлей.
12 выступов 16 выступов 20 выступов 24 выступа
40
50 60 70
Перемещение пуансона, мм
80
Рис. 5. График изменения технологической силы процесса в зависимости от числа спиральных выступов матрицы
График технологической силы (рис. 5) имеет колебательный характер, связанный с тем, что на втором переходе выступ матрицы попадает во впадины и выступы рифлей заготовки (см. рис. 1,а). Из графиков видно, что с увеличением числа спиральных выступов уменьшается длинна волны и амплитуда колебаний технологической силы, что связано с изменением числа деформируемых участков в процессе формоизменения полуфабриката.
600
а
£ П
1с 500
о ,
н >5
<0 и 400
и н
с е
н е 1- н 36 к р 300
п а н
40 55 70
Перемещение пуансона, мм
85
600
а
£ П
1с 500
о >£
н 400
<0 и
и н
с е
н е 1- н 36 к р 300
п а н
40 55 70 85
Перемещение пуансона, мм
P0
а
P1
P0
P1
600
55 70
Перемещение пуансона, мм
P0
P1
в г
Рис. 6. Графики интенсивности напряжений в матрицах с разным числом многозаходных спиральных выступов: а —12 выступов; б —16 выступов; в — 20 выступов; г — 24 выступа
б
>5 ^
(б Ш
О.
о
1,2 1 0,8 0,6
40 55 70 85
Перемещение пуансона, мм
P0
P1
1,2
>5
и
а
о н
<0
ис . но
а/
0,8
е
Ч 0,6
У
40 55 70 85
Перемещение пуансона, мм
Р0
Р1
в г
Рис. 7. Графики интенсивности деформаций в матрицах с разным числом многозаходных спиральных выступов: а —12 выступов; б —16 выступов;
в — 20 выступов; г — 24 выступа
а
б
1
Из графиков (рис. 6) видно, что на участке полуфабриката перед входом материала в рабочую полость второй матрицы интенсивности напряжений [4] в рассматриваемых точках Р0 и Р1 в процессе перемещения возрастает до максимального значения, а затем уменьшается, при этом в точке Р0 их величина несколько меньше, чем в точке Р1. Разность значений величин интенсивностей напряжений в рассматриваемых точках практически не зависит от числа клиновых спиральных выступов матрицы.
На графиках (рис. 7) перед входом в рабочую полость матрицы интенсивность деформаций в трассируемых точках в процессе формоизменения полуфабриката постоянна и равна полученной на первом переходе, при этом в точке Р0 интенсивность деформаций меньше, чем в точке Р1. Разность интенсивностей деформаций на втором переходе вытяжки полуфабриката зависит от числа клиновых спиральных выступов и максимальна при их количестве равном 12 и 20.
Проведенное исследование показали, что качество сетки рифлей существенно зависит от числа многозаходных спиральных клиновых выступов матрицы и, в данном случае, как следствие, и от угла выступа при вершине.
Проведенное исследование показали, что с увеличением числа многозаходных выступов на рабочем пояске матрицы уменьшается угол при вершине клиновых выступов, что сказывается на качестве получаемой сетки рифлей.
Список литературы
1. Архипцев А.С. Вытяжка с локальным утонением стенки в матрице с различным числом многозаходных спиральных выступов клиновидной формы // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 11. С. 532537.
2. Патент РФ №2655555. Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки: кл. В21С 37/20 / Иванов Ю.А., Коротков В.А., Кухарь В.Д., Ларин С.Н., Митин О.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. // Опубл.28.05. 2018. Бюл. №16.
3. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки: учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.
4. Engineering Plasticity: Theory and Applications in Metal Forming / Z.R. Wang, Weilong Hu, S.J. Yuan, Xiaosong Wang - Kindle Edition, 2018. 496 p.
Яковлев Сергей Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Архипцев Антон Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чижов Иван Алексеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
RIFETTING THE EXTERNAL SURFACE OF A CYLINDRICAL SHELL IN A MATRIX WITH VARIOUS NUMBER OF MULTIPLE-INSIDE SPIRAL BANDS
S.S. Yakovlev, A.S. Arkhiptsev, I.A. Chizhov
A computer simulation of the process of forming a grid of flute on the outer surface of the workpiece. The analysis of the influence of the number of multiple spiral protrusions of the matrix on the magnitude of the technological force, stress intensity and strain rate at the second transition stretching with local thinning is performed.
Key words: stress intensity, strain intensity, technological force, computer simulation, multiple spiral wedge shaped protrusions, flute.
Yakovlev Sergey Sergeevich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Arkhiptsev Anton Sergeevich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chizhov Ivan Alekseevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
