CC BY
19
Список литературы
1. ГОСТ 13.1.101-93. Репрография. Микрография. Микрофильм документа на правах подлинника. Порядок изготовления, учета, хранения и применения. Введ. 01.01.1997. М.: Изд-во стандартов, 1996. 57 с.
2. ГОСТ 13.0.002-84. Репрография. Термины и определения (с Изменениями N 1, 2). Введ. 01.07.1985. М.: Изд-во стандартов, 1989. 75 с.
3. Слуцкин А.А. Микрофильмирование [Электронный ресурс] URL: http://booksonchemistrv.com/index.php?id1=3&categorv=laborotor-tech& author= sluckin-aa&book=1990&page=35 (дата обращения: 14.04.2020).
4. Национальная юридическая энциклопедия [Электронный ресурс] URL: https://determiner.ru/termin/ultramikrofisha.html (дата обращения: 14.04.2020).
Демьянов Олег Валерьевич, аспирант, demianovoaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
FEATURES OF MICROGRAPHY ON PHOTO-CONDUCTING FILMS
O. V. Demyanov
This article discusses the features of micrography on electrophotographic films, presents the structure of films based on organic and inorganic photoconductors, analyzes their specifics.
Key words: micrography, photoconductive films, photothermoplastic recording, film, structure, polymer layer, electrophotography.
Demyanov Oleg Valerevich, postgraduate, demianovo@ramhler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 62-294.2; 621.798-189.2
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ОПЕРАЦИЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ВЫТЯЖКИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ АЛЮМИНИЕВОЙ БАНКИ
И.А. Юраскова, Н.Е. Проскуряков
В связи с возникающими задачами по уменьшению массы используемого металла и количества операций при вытяжке алюминиевых банок предложен подход к расчету данного технологического процесса.
Ключевые слова: алюминиевая банка, вытяжка, комбинированная вытяжка, операция, толщина стенки.
Процесс создания алюминиевых банок включает в себя вырубку кружков, вытяжку в один или несколько операций, последующую формовку дна и обрезку кромки [1]. Наиболее сложным и интересным в плане
33
разнообразия применяемых технологических решений является процесс вытяжки. Так как его эффективность выражается в необходимости получения минимальной толщины стенки изделия при отсутствии потребности в дополнительной его обработке и уменьшении количества технических отходов.
В исследованиях [1] предложен метод проектирования и технологический процесс изготовления алюминиевых банок с помощью холодной вытяжки. В качестве расходного материала автор использует кружки из листов алюминия марки АМг-3 (ГОСТ 21631-76), которые в результате прокатки могут достигать толщины 0,25...0,35 мм, также способны подвергаться поверхностной обработке и лакированию.
Изменим предложенный метод для задачи изготовления алюминиевой банки типоразмера 52/52 (202/202) (ГОСТ 33748-2016) на основе обобщенной методики определения параметров технологического процесса и размеров инструментов вытяжки круглой заготовки с утонением стенки полуфабриката на всех операциях [2].
Итак, процесс вытяжки происходит в N операций, так что на всех из п = 1,2, ..., N операций, вследствие протяжки, толщина стенки уменьшается от значения толщины заготовки во до л„, и становится равной лу на последнем. Считаем, что толщина днища полуфабриката каждой операции неизменна и остается равной все той же величине во [2] (рис. 1).
В дальнейших расчетах использованы внутренние и наружные размеры изделия, а не его серединной плоскости, что допустимо при толщине заготовки, не превышающей 1 мм [3]. Иными словами, в задаче введено следующее ограничение на толщину заготовки:
50 < 1 мм. (1)
Заготовка 1-ая вытяжка /V-ая (последняя) вытяжка
Рис. 1. Представление первой и последней вытяжек заготовки
Согласно [2], в первую очередь по чертежам и измерениям, вычислен объем металла, необходимый для изготовления указанного изделия.
Точные геометрические характеристики образца (банка 330 мл (ГОСТ 33748-2016), производства завода, расположенного Наро-Фоминске) получены с помощью микрометрических инструментов, а так-
34
же измерены цифровые изображения, полученные с помощью макроскопической фотографической съемки. На основе эмпирических результатов в программном комплексе КОМПАС-ЗБ спроектирована трехмерная модель и построены ее чертежи (рис. 2). Также Средствами программного комплекса рассчитан объем изделия в металле, а также объем в металле его элементов (рис. 2, табл. 1).
Таблица 1
Значение объемов банки и элементов ее конструкции в металле
№ п/п Элемент Результат, мм3
1 I о= 3126,94
2 1" 43,45
3 V11 112,96
4 1т 2118,39
5 у!Г 852,14
Рис. 2. Чертеж банки; объемы банки и элементов ее конструкции
Далее определен объем заготовки Ж\
Ш = У0 +(2) где м> - объем технологических отходов, который на основании практики производства составляет 20... 30 % Уо [1 ]. Так что
Ш = 1,3- 3126,94 = 4065,02 мм3. Объем днища изделия принят равным объему У1¥ (см. табл. 1):
тг£)2
N
— и IV
50 = У
откуда найдена толщина заготовки:
^о =
4У
IV
пП
2 ' N
4-852,14
5П = -- = 0,32 ММ.
Затем получен общий коэффициент утонения стенки [2]:
5 ^
т| = = о,28.
21 0,32
А из выражений (2) и (3) диаметр заготовки:
ш
Я0 = 2 —; £>0 = 2
4065,02 71-0,32
= 127,18 мм,
(3)
(4)
(5)
и полная степень деформации:
SN DN~SN
= 1 _ . I (6)
С учетом (1) последнее выражение принято к расчету в более простом виде:
ЧЪ = 1 - т| ■ тп|, (7)
где = — - полный коэффициент уменьшения диаметра. Отсюда: Во
Ч^у = 1 -
0,09 57,9
= 0,87.
0,32 127,18
Из известной формулы [2]: 1- Ч^ = (1 - ¥0(1 - V2) ■ ... ■ (1 - ¥п) ■ ... ■ (1 - = (1 - Ф)м, где Ч' - среднее относительное изменение площади поперечного сечения стенки изделия за все операции, а Ч/п - степень деформации на п-ной операции, которую можно выразить по аналогии с формулой (7):
Ч'п 1 шп' тп, тпп ~ , тпп — , (8)
1 и11-1
получаем зависимость:
Ф = 1 - 7(1 -Ч^), (9)
позволяющую оценить количество операций /V. Результаты расчета по выражению (9) сведены в табл. 2.
Таблица 2
Значения 4J в зависимости от количества вытяжек (4JE = 0,87)
N 1 2 3 4 5
Ф 0,87 0,64 0,49 0,40 0,34
Так как, согласно следствиям стандартных механических испытаний, максимальная степень деформации (тахЧ*) для образцов сплава АМг-3 равна 0,65 [4], сделан вывод, что N= 2:
1-4^ = (1 - 4M ■ (1 - ¥2), (10)
или, что тоже самое:
ш (11)
1 1-Ф, v '
График функции (11) для Ч^ = 0,87 показан рис. 3. На нем же пунктирными линиями отмечены значения тах ЧЛ
Анализ рис. 3 показал, что первая и вторая операции происходят на практически максимально возможной степени деформации и принимают практически одинаковые значения. Таким образом, для исследуемого изделия:
Ч\ = Ч>2 = Ф; Ч\ = Ч>2 = 1 - = 0,64.
Выражая степени деформации на каждой операции через соотношения (8) и (9), из (10) получено:
г^-^л/Т3^ 77 = 0,36. (12)
Sn-1 ип-1 S0 U0
На основании рекомендуемых диапазонов значений коэффициентов уменьшения диаметров на каждой операции [2], из (12) получили:
■100 = 0,25%, ^ = 0,58, £>! = 0,58 ■ 127,18 = 73,8 (мм),
0,36 „ ч . Я2 57,9
= 5о ТГёо = °'32 " °'61 = °<2 (мм), = = —— = 0,78. 0,58
Ог 73,8
1 1
-0.8
ах ¥
-0.6
-0.4
-0.2
0 0 .2 0 .4 0 .6 пи IX 0 .8
\)/2
Рис. 3. График соотношения степеней деформации на первой и второй операции
Затем, с учетом (1) определены высоты стенок полуфабрикатов первой и второй операции:
_ у1+у11+уш
71 - — +
2274,8
7Г Dr75r]
н, =
я9 =
7Г ■ 73,8 ■ 0,2 2274,8
+ 0,32 = 49,38 мм,
+ 0,32 = 139,27 мм.
тс • 57,9 ■ 0,09
Которые с учетом технологических отходов (см. соотношения (2)) приняли довольно большие значения в сравнении с чертежами (рис. 2): Н± = 1,3 ■ 49,38 = 64,19 мм, Н2 = 1,3 ■ 139,27 = 181,1 мм.
На основании полученных и известных технологических норм под обрезку [5], норма технологических отходов скорректирована до значения 15% и получены уточненные характеристики заготовки и полуфабрикатов, необходимые для расчета матриц и пуансонов (табл. 3).
Средствами ППП ОЕР(ЖМ-2В [6] был подтверждён сделанный расчёт, получены значения сил и напряжений, не превышающие допустимые (рис. 4). Видно, что максимальные значения силы на первой и второй операциях отличаются незначительно. Распределение напряжений в заготовках на этих операциях представлено на рис. 5.
Таблица 3
Технологические параметры операций комбинированной вытяжки
0,25... 0,3
2-я Вытяжка
Ход пуансона, мм
Рис. 4. Прогнозирование нагрузки
Рис. 5. Распределение напряжений заготовках на 1-й и 2-й вытяжках
Развитие современных технологий, таких как технология искусственного интеллекта и AeroNet [7], в ближайшем будущем сделает приоритетным требованием к таре и упаковке для сельскохозяйственной и пищевой продукции ее массу. В связи этим становится актуальным применение разработанного подхода к расчету технологического процесса вытяжки алюминиевой банки при проектировании новых форм-факторов алюминиевых банок с меньшей массой.
Авторы статьи выражают благодарность за помощь в расчетах с использованием ППП DEFORM-2D доценту кафедры МПФ ТулГУ A.A. Пасынкову.
Список литературы
1. Журавлев Г.М., Jle Минь Дык Разработка технологического процесса изготовления цельной банки // Известия Тульского государственного униврситета, 2011. Вып. 6. Ч. 5. С. 285-291.
38
2. Яковлев С.С. Ковка и штамповка справочник. Листовая штамповка / под общ. ред. С.С. Яковлева; ред совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. Т. 4. 732 с.
3. Яковлев С.П., Черняев А.В., Пилипенко О.В. Проектирование технологических процессов изометрической глубокой вытяжки цилиндрических деталей // Известия Тульского государственного университета, 2008. С. 110-118.
4. Краткий справочник металлиста / Под ред. А.Н. Маслова. М.: Машиностроение, 1971. 767 с.
5. Кухтаров В.И. Холодная штамповка: учебное пособие. М.: Машгиз, 1962. 402 с.
6. Харламов А., Уваров А. DEFORM - программный комплекс для моделирования процессов обработки металлов давлением // САПР и графика [Электронный ресурс] URL: http://www.sapr.ru/ Article.aspx? id=7481 #begin (дата обращения: 01.06.2020).
7. Юраскова И. А. Актуальность использования алюминия при производстве тары и упаковки для пищевой продукции в условиях цифровиза-ции сельского хозяйства // Промышленная революция 4.0: взгляд молодежи: тезисы докладов конференции, 2019. С. 65-66.
Юраскова Ирина Андреевна, магистрант, yuraskova.ira@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Проскуряков Николай Евгеньевич, д-р техн. наук, профессор, vippne@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
PROCESS PARAMETERS OF OPERA TIONS OF THE COMBINED DRA WING A T MANUFACTURE OF AN ALUMINUM JAR
I.A. Yuraskova, N.E. Proskuriakov
Due to the arising problems of decrease of mass of the used metal and the number of operations at an extract of aluminum jars approach to calculation of this technological process is offered.
Key words: an aluminum jar, drawing, the combined drawing, operation, wall thickness.
Yuraskova Irina Andreevna, undergraduate, yuraskova. ira@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Proskuriakov Nikolay Evgenievich, doctor of technical sciences, professor, vippne@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
