CC BY
22
УДК 621.7, 539.3
В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-18-32, Vladimir.D.Kuchar@tsu.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ), О.А. Бойко, магистр., (4872) 35-18-32, Boyko-OA@yandex.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
СИЛОВЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРВОГО ПЕРЕХОДА КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫТЯЖКИ ДЕТАЛИ «СТАКАН»
В работе исследован процесс комбинированной вытяжки детали стакан из круглой листовой заготовки, при различных технологических параметрах.
Ключевые слова: холодная листовая штамповка, деталь «стакан», комбинированная вытяжка, коэффициент трения.
Комбинированная вытяжка - процесс пластического формоизменения плоской или полой заготовки в полое изделие путем втягивания пуансоном в матрицу с одновременным существенным уменьшением ее периметра и принудительным утонением.
На первом переходе вытяжки весьма эффективным является конический профиль вытяжной матрицы, уменьшающий силу деформирования и увеличивающий степень вытяжки. Основным параметром матрицы для вытяжки, оказывающими существенное влияние на процесс деформирования заготовки, является угол матрицы а. Для выявления оптимальных силовых характеристик комбинированной вытяжки без складкодержателя детали «стакан» (рис.1)[4] было проведено исследование операции при различных углах матрицы, а так же оценили влияние факторов трения. Моделирование процесса было осуществлено с помощью программного комплекса QForm 2D/3D [3].
Заготовка была принята из сплава АМц диаметром 80мм, толщиной 3мм. Матрицы с углами а=5^20°. Радиус скругления входной кромки Rв=2So.
На (рис. 1) показан график зависимостей технологической силы от угла конуса матрицы а и коэффициента трения ц. Из характера кривых следует, что при малом наклоне конической матрицы требуется относительно большая сила операции. При факторе трения ц=0,05 наблюдается максимальная сила, а минимальная при трении ц=0,01. На графике видно, что от 5 до 15 градусов матрицы кривая имеет убывающий характер, от 20 и более градусов она возрастает, а участок между 150 и 200 прямой для каждого фактора трения, из этого следует, что сила на этом отрезке минимальная. Поэтому оптимальным углом матрицы можно считать диапазон от 150 до 200.
А так же видно, что фактор трения не оказывает существенного влияния на силу вытяжки. В связи с этим проведем дополнительное исследование - влияние степени деформации и коэффициента утонения на сило-
вые параметры операции.
Рис. 1. Силовые параметры при комбинированной вытяжке
В связи с тем, что благоприятные углы матрицы 15...20 , проведем исследование со следующими параметрами:
1. Угол наклона конуса матрицы 80, 150, 220;
2. Коэффициент вытяжки md=0,6; 0,75; 0,9.
Предварительно определим максимальные параметры деформирования заготовки. Для этого проведем расчет первого перехода комбинированной вытяжки при ms=0,45, 0,5; md=0,8, 0,9 и угле матрицы а=80. Результаты моделирования представлены на рис. 2 - 4.
График нагрузки при вытяжке, показанный на рис. 2, б, подтверждает, что при коэффициенте утонения ms=0,45 происходит брак - отрыв дна стакана, в момент затекания материала в рабочий поясок матрицы, т.е. на второй стадии комбинированной вытяжки.
а
"О 65 60 55 расстояние [мм]' б
Рис. 2. Деформирование при т=0,45, а=80 а - отрыв дна стакана; б -график нагрузки
288
Однако уже при коэффициенте утонения ms=0,5 брака не наблюдается, и процесс протекает стабильно (рис. 3).
а б
Рис. 3. Деформирование при т=0,5, а=80 а - стакан; б - график нагрузки
ширузка [МН]
80 70 60 50 расстояние /лш/
а б
Рис. 4. Деформирование при т=0,9, а=80 а - стакан; б - график нагрузки
Следовательно, максимальный коэффициент утонения принимаем ms=0,5 и коэффициент вытяжки md=0,8 при угле матрицы а=80, так как при меньшем md процесса комбинированной вытяжки не наблюдается, а так же следующие технологические параметры процесса:
1. Угол наклона конуса матрицы 80, 150, 220;
2. Коэффициент утонения ms=0,5; 0,7; 0,9;
3. Коэффициент вытяжки md=0,6; 0,7; 0,8.
Результаты исследования представлены на рис. 5 - 7.
289
Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 10
Р [МН]
0,07
0,06 0,05 0,04
0,03 0,02 0,01
'ГП5=0.5
■г™=0,7 -гп5=0,9
I
10
15
20
-1
25
Рис. 5. График нагрузки при коэффициенте вытяжки та=0,6
На данном графике представлены кривые утонения при максимальном коэффициенте вытяжке 1щ=0,6. Из характера кривых сделует - чем больше угол матрицы, тем меньшая сила требуется для операции.
р [МН1_
0,06 0,05 0,04
0,03 0,02 0,01 0
•шь-0,5 ■т$=0,7 -т$=0,9
10
15
20
25
Рис. 6. График нагрузки при коэффициенте вытяжки та=0,7
При коэффициенте вытяжки 7 (рис. 6) кривые нагрузок имеют
убывающий характер, при т^=0у8 (рис.7) - возрастающий, это символизирует о том, что наиболее предпочтительно использовать матрицы, угол
1
конусности которых составляет 15 .
Р [МН]
0,06
0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 о
О 5 10 15 20 25
Рис. 7. График нагрузки при коэффициенте вытяжки mj=0,8
А так же следует отметить что, допустимым коэффициентом вытяжки для матрицы, угол конусности которой составляет 22°, является та=0,8. При такой геометрии разрушение заготовки не наблюдается.
Список литературы
1. Кухарь В.Д., Бойко О.А. Исследование процесса вытяжки детали «стакан» с помощью программы QForm 2D/3D // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула; ТулГУ, 2012. В. 8. С. 29-35.
2. Биба Н.В., Стебунов С.А. «QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением». 2008.
3. Кухарь В.Д., Бойко О.А. Исследование процесса комбинированной вытяжки детали «стакан» с помощью программы QForm 2D/3D.// Известия ТулГУ. Технические науки. Тула; Издательство ТулГУ. 2012. В. 8. С. 235-239.
V.D. Kuchar, О.А. Воуко
POWER PARAMETERS OF THE FIRST TRANSITION OF THE COMBINED EXTRACTION DETAILS OF THE «GLASS»
The work investigates the process of combined extraction details of glass from a round of sheet blanks in different technological parameters.
Key words: cold sheet stamping, part of the «glass», a combined extractor hood, the coefficient of friction.
Получено 28.09.12
■ms=0,5 ■ms=0,7 -ms=0,9
