CC BY
5
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-2-503-507
УПРАВЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ КРАЕВ КВАДРАТНОЙ ЗАГОТОВКИ В МАТРИЦУ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ ИХ ПОДТАЛКИВАНИЕМ
Н.А. Самсонов, Н.С. Пасынкова
Рассмотрена возможность осуществления операции вытяжки квадратных листовых заготовок в матрицу круглого сечения с непосредственным воздействием на краевые элементы толкающими элементами оснастки. Установлены скоростные режимы перемещения подталкивающих элементов, обеспечивающие получение геометрии изделий с минимально возможной корончатостью.
Ключевые слова: вытяжка, подталкивание, квадратные заготовки, формоизменение.
В статье рассмотрена технологическая схема получения цилиндрических изделий из квадратных плоских заготовок с воздействием на краевые элементы в которых реализуется изменение характеристик их перемещения относительно зеркала матрицы. Посредством этого возможно получение изделий с минимальным перепадом выступов и впадин на ее краевых зонах. Это позволит добиться повышения степеней деформации, повышения коэффициента использования материала, так как применение квадратных заготовок подразумевает значительное сокращение расходов при раскрое материала и их изготовлении.
На рис. 1 представлена схема вытяжки с подталкиванием.
Рис. 1. Схема вытяжки: 1 — заготовка; 2 — матрица; 3 — пуансон;
4 — толкающие элементы; 5 - прижим
Деформированию подвергалась квадратная заготовка со стороной квадрата 90 мм (рис. 2, а) и толщиной 3 мм. Деформирование осуществлялось в матрице цилиндрического сечения с радиусом скругления рабочей кромки 10 мм и диаметром отверстия 60 мм (рис. 2, б). Предполагалось что заготовка изготовлена из стали 10. Деформирование осуществлялось в холодном состоянии.
В рассматриваемой схеме деформирования осуществлялся жесткий прижим заготовки и подталкивание ее краев перемещающимися элементами (рис. 1). Исследование выполнялось в целях установления возможности осуществления данной схемы вытяжки и выявления рациональных скоростных режимов перемещения подталкивающих элементов. исследование выполнялось на базе анализа результатов моделирования в комплексе DEFORM.
На рис. 3 показан эскиз изделия после вытяжки квадратной заготовки без управления перемещением ее угловых элементов. На данном рисунке продемонстрирована высота стенки детали по выступам и впадинам.
Рис. 3. Эскиз результатов моделирования
Из рисунка видно, что высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 16 мм, по выступам 40 мм. Очевидно, что такая схемы вытяжки из квадратной заготовки не рациональна ввиду значительных потерь металла на обрезку.
Предлагается технологическая схема получения цилиндрических изделий из квадратных плоских заготовок с воздействием на краевые элементы.
Был рассмотрен вариант перемещения подталкивающих элементов с постоянной скоростью, принимаемой равной 0,3V; 0,6V и V, где V - скорость перемещения пуансона. На рис. 4 показаны схемы коробок, геометрия которых формируется при данных скоростях перемещения давящих элементов.
0^
0^
Рис. 4. Эскизы изделий
V
Для рассмотренных скоростей перемещения подталкивающих элементов: высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 18 мм, по выступам 37 мм при скорости 0,3V ;высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 18,5
мм, по выступам 34,5 мм при скорости 0,6V; высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 19,5 мм, по выступам 32 мм при скорости V . Превышение скоростей подталкивающих элементов ведет к разрушению материала заготовки.
Как видно рост скоростей перемещения давящих элементов приводит к снижению неравномерности геометрии, но все же требуется обеспечение меньшей разницы в перепадах высот на торце. Для чего была выбрана контрольная точка в угловом элементе заготовки (рис. 5, а) для этой точки было определено изменение скорости ее перемещения в процессе деформирования (рис. 5, б), где И = Ипуанс /Идет - относительная
величина хода инструмента, равная отношению текущей величины хода пуансона к высоте формируемой детали.
а б
Рис. 5. Схема к выбору контрольной точки (а) и график изменение скорости ее перемещения в процессе деформирования (б)
Используя полученную зависимость изменения скорости перемещения контрольной точки была скорректирована скорость перемещения подталкивающих элементов. На рис. 6 приведена зависимость изменения скорости перемещения толкающих элементов от времени деформирования (а) и эскиз получаемых изделий (б).
Рис. 6. График изменения скорости перемещения толкающих элементов от времени деформирования (а) и эскиз изделия (б)
Из полученных результатов видно, что высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 19,2 мм, по выступам 33 мм. Требуется корректировка графика перемещения давящих элементов. Предлагается увеличить скорость их перемещения в начале хода основного инструмента и обеспечить их остановку в середине процесса, когда средние элементы квадратной заготовки начинают перемещаться в отверстие матрицы.
На рис. 7 даны зависимости изменения скорости перемещения толкающих элементов от времени деформирования (а), и геометрия получаемых изделий (б). Из полученных результатов видно, что высота вертикальной стенки детали по впадинам составляет 22 мм, по выступам 26 мм. Разница высот по впадинам и выступам минимальна.
Рис. 7. График изменения скорости перемещения толкающих элементов от времени деформирования (а) и эскиз изделия (б)
Выполняя обобщение и анализ полученных результатов был сформирован график перемещения толкающих элементов штампа в относительных величинах (V / Vпуанс, где VI - скорость перемещения толкающих элементов; Vпуанс - скорость пуансона) от относительного хода деформирующего пуансона к = кпуанс /кдет. На рис. 8
представлены установленные варианты зависимостей изменения скорости перемещения толкающих элементов от времени деформирования, используя которые можно наладить работу инструмента для получения более равномерной геометрии.
V
1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 О
0,4
0,6
к
Рис. 8. Графики перемещения толкающих элементов штампа VI / Vrlуанс от относительного хода деформирующего пуансона
Таким образом установлены рациональные параметры перемещения подталкивающих элементов штампа, посредством которых осуществляется подталкивание угловых элементов заготовки и формирование более равномерной геометрии изделий. В частности получение изделий с равномерной концевой геометрией обеспечивает следующий скоростной режим перемещения толкающих элементов, состоящий из двух
506
этапов: - перемещение толкающих элементов от начала деформирования до относительной величины хода инструмента h = huуанс / hдет = 0,3 с растущей скоростью,
составляющей 0,6...1,6Кпуанс; резкое прекращение перемещения толкающих элементов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-38-90021.
Список литературы
1. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В. А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
2. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.
3. Богатов А. А., Мижирицкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.
4. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
Самсонов Никита Алексеевич, аспирант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский Государственный Университет,
Пасынкова Надежда Станиславовна, студент, sulee@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
CONTROL OF THE DISPLACEMENT OF THE EDGES OF A SQUARE BILLET INTO A ROUND-SECTION MATRIX BY THEIR PUSHING
N.A. Samsonov, N.S. Pasynkova
The possibility of carrying out the operation of drawing square sheet blanks into a matrix of circular cross-section with a direct impact on the edge elements by pushing elements of the tooling is considered. The high-speed modes of movement of the pushing elements have been established, which ensure that the geometry of the products is obtained with the minimum possible crown.
Key words: drawing, pushing, square blanks, shaping.
Samsonov Nikita Alekseevich, postgraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula state University,
Pasynkova Nadezhda Stanislavovna, student, sulee@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
