CC BY
24
УДК 621.983:539.374
ШТАМПОВКА ПОКОВОК ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОНИЧЕСКИХ ОБЛИЦОВОК С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОБРАБОТКОЙ РЕЗАНЬЕМ
В. Д. Кухарь, А.Е. Киреева, О.Н. Митин
Рассмотрен процесс получения конических кумулятивных облицовок малого калибра штамповкой поковок с последующей обработкойрезаньем.
Ключевые слова: кумулятивная облицовка, прутковая заготовка, штамповка, матрица, пуансон, деформация, обработка металлов давлением.
В работе [3] обоснована целесообразность получения конических кумулятивных облицовок малого калибра штамповкой из мерных прутковых заготовок. Реализация данного технологического процесса возможна по следующим вариантам [2, 4]:
вариант №1 - штамповка полуфабриката из прутковой заготовки с последующей механообраброткой;
вариант №2 - штамповка полуфабриката из прутковой заготовки с последующей раскаткой;
вариант №3 - получение кумулятивной оболочки из мерной заготовки выдавливанием за один переход.
Рассмотрим первый из них для получения кумулятивной облицовки из медного прутка М1 со следующими геометрическими размерами (рис. 1).
Ф35
Рис. 1. Коническая кумулятивная облицовка
В этом случае последующая механообработка предполагает наличие припуска штампованного полуфабриката по отношению к геометрическим размерам готового изделия.
На рис. 2. представлены геометрические размеры поковки после штамповки перед последующей механообработкой.
39.61
Рис. 2. Чертеж поковки
Объем поковки Упоковки = 7780 мм3 и ее масса тпоковки = 0,07кг .
Для теоретического анализа процесса штамповки данной поковки воспользуемся программным комплексом QForm 2Б/3Б [5], который позволяет отразить реальную картину пластического формоизменения материала в процессе нагружения, оценить напряженно-деформированное состояние во всем объеме обрабатываемой заготовки в любой момент времени, а также оценить силовые параметры процесса и возможность разрушения материала в процессе нагружения.
Простейшей заготовкой, получаемой из прутка, является цилиндр соответствующих геометрических размеров.
Согласно ГОСТ 1535-71 по изготовлению медного прутка наиболее целесообразно использовать прутки диаметрами 20, 24, 28 мм.
Ниже показаны картины формоизменения при штамповке поковок из заготовок диаметрами 20, 24 и 28 мм в конической матрице (рис. 3 - 5).
Анализ полученных результатов показал, что при воздействии закруглённого пуансона на цилиндрическую заготовку она в процессе на-гружения теряет осесимметричное положение относительно матрицы, что приводит к изготовлению бракованного изделия.
Поэтому было предложено получить кумулятивную облицовку за две операции.
На первой операции заготовку осаживают плоским пуансоном в конической матрице для формирования конического участка на ней, а затем на втором этапе осуществляют штамповку полученной заготовки коническим пуансоном требуемых геометрических размеров.
298
Рис. 3. Промежуточные этапы формоизменения заготовки диаметром 20 мм высотой 24,8 мм
Рис. 4. Промежуточные этапы формоизменения заготовки диаметром 24 мм высотой 17,2 мм
Рис. 5. Промежуточные этапы формоизменения заготовки диаметром 28 мм высотой 12,6 мм
Рассмотрим этот процесс на примере заготовки 24 мм высотой 17,2 мм. При этом рассмотрим крайний случай, когда заготовка в исходном состоянии занимает не осесимметричное положение относительно оси матрицы, а примыкает одной из своих сторон к коническому участку матрицы (рис. 6).
2
Рис. 6. Расположение заготовки (1) в полости матрицы (2)
В начале деформирования по действием плоского пуансона заготовка центрируется относительно полости матрицы (рис. 7).
а
б
в
Рис. 7. Этапы деформирования заготовка плоским пуансоном
г
При дальнейшем нагружении на заготовке формируется конический участок (рис.7, г), который позволяет осуществить центрирование ее в полости матрицы перед вторым переходом штамповки коническим пуансоном.
В этом случае заготовка в процессе нагружения деформируется устойчиво (рис. 8).
Для реализации процесса штамповки поковки за один переход было предложено использовать заготовку с геометрическими размерами, получаемую резаньем из прутка (рис. 9).
Хотя в этом случае коэффициент использования материала уменьшится на 9 % , но такая заготовка позволит исключить операцию предварительной штамповки, так как ее форма позволяет ей самоцентрироваться в полости матрицы (рис. 10).
а
б
в
г
Рис. 8. Этапы формоизменения заготовки на второй операции
301
10.9
оо
7.5
а
б
Рис. 9. Исходные размеры заготовки (а) и форма (б)
а
б
в
Рис. 10. Этапы формоизменения заготовки, приведенной на рис. 9
г
График «усилие - путь деформирования» данной заготовки приведен на рис. 11.
■ Т2 - Пуансон - Усилие^ МН
2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -26
Перемещение, мм
Рис. 11. График усилия деформирования
Видно, что усилие деформирования резко возрастает на заключительном этапе формоизменения и достигает достаточно высокого значения 1,05 МН, поэтому дальнейшие исследования должны быть направлены на поиск путей снижения технологического усилия.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ 16-48-710824 и гранта Правительства Тульской области ДС/47 от 25.05.2016.
Список литературы
1. Биба Н.В., Стебунов С.А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008.
2. Вопросы моделирования и конструирования кумулятивных зарядов: учеб. пособие / М.С. Воротилин, С.В. Дорофеев, Л.Н. Князева, А.Н. Чуков. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. 168 с.
3. Киреева А.Е., Кухарь В.Д., Митин О.Н. Технологические особенности получения конических кумулятивных облицовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 11. Ч. 2. С. 213 - 219.
4. Минин И.В., Минин О.В. Кумулятивные заряды: монография. Новосибирск: СГГА, 2013. 200 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, Vladimir.D.Kuchar@,tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Киреева Алена Евгеньевна, канд. техн. наук, доц., kirealena@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, докторант, mpf-tula aramhler. ru, Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»
STAMPING OF FORGINGS FOR RECEIVING THE CONICAL WALL WITH THE
SUBSEQUENT MACHINING
V.D. Kukhar, A.E. Kireeva, O.N. Mitin
The process of obtaining a conical shaped-charge liners small caliber stamping forging and subsequent machining is described.
Key words: the cumulative cladding, bar processing, stamping, matrix, punch, deformation, processing of metals by pressure.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical science, professor, manager of ka-thedra, Vladimir.D.Kuchar@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kireeva Alena Evgenevna, candidate of technical science, docent, kireale-na@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Mitin Oleg Nikolayevich, candidate of technical sciences, doctoral, mpf-tulaarambler.ru, Russia, Tula, OPC "SPA "SPLAV"
