CC BY
1
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-605-606
ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАТНОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ
И.В. Мосягин
Статья посвящена исследованию влияния формы пуансона на процесс обратного выдавливания при штамповке осесимметричных деталей типа "стакан" с внутренней направляющей. В работе проводится сравнительный анализ результатов компьютерного моделирования формоизменения заготовки из алюминиевого сплава при использовании пуансонов с острыми и закругленными кромками. В работе представлены изображения полученных деталей и графики зависимости технологического усилия от перемещения пуансона для обоих типов инструмента. Результаты моделирования демонстрируют существенные различия в геометрии деталей и характере изменения усилия штамповки при использовании различных пуансонов. Статья также содержит обзор широкой номенклатуры деталей, получаемых методом штамповки в различных отраслях промышленности. Описывается преимущества штамповки как метода производства металлических деталей. Исследование проводится с использованием программного обеспечения для компьютерного моделирования. Делаются выводы про влияние формы рабочей кромки инструмента на финальные данные.
Ключевые слова: штамповочное производство, металлические изделия, усилие штамповки, рабочий инструмент, обработка металлов давлением, компьютерное моделирование.
Штамповка является одним из наиболее важных методов производства металлических деталей, который позволяет получать широкую номенклатуру деталей различной формы и размеров [1-2]. Номенклатура деталей, получаемых штамповкой, чрезвычайно разнообразна и охватывает множество отраслей промышленности. Среди наиболее распространенных типов деталей можно выделить [3-5]:
1. Плоские детали: шайбы, прокладки, пластины различной формы и размеров.
2. Объемные детали: колпачки, стаканы, коробки, корпуса приборов.
3. Детали с отверстиями: решетки, перфорированные листы.
4. Профильные детали: уголки, швеллеры, рейки.
5. Крепежные элементы: болты, гайки, заклепки, шпильки.
6. Автомобильные детали: кузовные элементы, детали подвески.
7. Бытовые изделия: столовые приборы, кухонная утварь, элементы мебельной фурнитуры.
8. Электротехнические детали: контакты, клеммы, корпуса электроприборов.
9. Детали для авиационной и космической промышленности: обшивка, элементы конструкции летательных аппаратов.
10. Медицинские инструменты и имплантаты: иглы, зажимы, протезы.
Штамповка позволяет получать детали с высокой точностью размеров и качеством поверхности, кроме того, этот метод обеспечивает высокую производительность и экономичность при массовом и крупносерийном производстве. Среде прочих деталей получаемых обработкой металлов давлением возможно изготовление осесимметричных деталей типа «стакан» с внутренней направляющей. Для этого можно применение обратного выдавливания. Для этого используют цилиндрическую заготовку, помещают в матрицу и осуществляют продольное перемещение пуансона. При этом пуансон в данном случае, как правило имеет рабочую кромку закругленной формы или с фаской. Однако в данной работе будет проведено сравнение компьютерным моделированием формоизменения инструментом как с острыми кромками, так и с закругленными для выявления того, как изменятся выходные данные компьютерного моделирования.
Заготовку из АД0 диметров 40 мм, расположенную в матрице формоизменяют пуансоном, были использованы 2 пуансона. 1 - с прямыми кромками, 2 - с закругленными кромками под 1 мм. Расчет проведен в программе QForm [6-10], в результате чего получены изображения деталей (рис. 1).
Рис. 1. Изображения деталей
Изображение показывает результаты штамповки деталей с помощью двух разных пуансонов, полученные в результате компьютерного моделирования. Деталь, полученная первым пуансоном, имеет менее четкие и более закругленные края в верхней части, что связано как с неправильной формой пуансона, так и меньшей точностью
Известия ТулГУ. Технические науки. 2024. Вып. 7
расчета. При этом в случае использования первого пуансона наблюдается внутренний направляющий выступ ниже, чем при использовании пуансона вида 2, однако при эксплуатации первого вида давящего инструмента внешняя стенка выше, в отличие от второго варианта. Далее приводятся данные о технологической силы штамповки, которые отражены на графике (рис. 2).
Первый вид пуансона '— Второй вид пуансона
250
200
i 150 п
5 100
50 О
О 5 10 15 20 25 30 35
Перемещение пуансона, мм
Рис. 2. График усилия
График отображает зависимость силы от перемещения пуансона для двух различных видов пуансонов. Синим цветом обозначена кривая для первого вида пуансона, оранжевым — для второго вида. Первый вид пуансона приводит к более быстрому увеличению усилия и в конечном итоге проявляет большую максимальную силу штамповки по сравнению со вторым видом пуансона. Второй вид пуансона демонстрирует более плавное увеличение усилия и достигает более низкого максимального усилия в сравнении с первым видом пуансона.
Использование компьютерного моделирования позволяет оптимизировать процесс штамповки, предварительно выбирая наиболее подходящий тип пуансона для конкретных деталей. Результаты моделирования, представленные в статье, указывают на значительные различия в деталях, полученных с использованием пуансонов с острыми и закругленными кромками. Эти данные могут быть использованы для дальнейшей оптимизации процессов штамповки, что в конечном итоге может значительно улучшить качество производимой продукции.
Список литературы
1. Семёнов Е.И., Кондратенко В.Г., Ляпунов Н.И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
2. Филонов И.П., Баршай И.Л. Инновации в технологии машиностроения: учебное пособие. Минск: Вышэйшая школа, 2009. 110 c.
3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. 4-е изд., пере-раб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
4. Бочарова Ю.А. Машиностроение. В 40-а томах. Том IV Машины и оборудование кузнечно-штамповочного и литейного производства. М.: Машиностроение, 2005. 711 c.
5. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с.
6. Романов П.В. Формовка внутренней полубобышки в стенке цилиндрической заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 560-562. EDN: GIXMRK.
7. Галицина К.А. Моделирование получения сложнопрофильного изделия обработкой металлов давлением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 11. С. 352-354. EDN SYYWAJ.
8. Пугаев П.В. Применение холодной штамповки для формирования соединительных элементов // Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения : Сборник научных трудов Национальной научно-технической конференции с международным участием. Тула: Тульский государственный университет, 2023. С. 159-161. EDN AWQEOI.
9. Вобликов Г.А. Оценка операции отбортовки с помощью компьютерного моделирования в программном комплексе // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. Вып. 9. С. 623-625. EDN TVMRTI.
10. Рыбин Ю.И., Рудской А.И., Золотов А.М. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. Л.: Наука, 2004. 644 c.
Мосягин Илья Владимирович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE INFLUENCE OF THE SHAPE OF THE WORKING TOOL ON THE TECHNOLOGICAL PROCESS OF REVERSE EXTRUSION
I. V. Mosyagin
The article is devoted to the study of the influence of the punch shape on the process of reverse extrusion during stamping of axisymmetric parts of the "glass" type with an internal guide. The paper provides a comparative analysis of the results of computer modeling of the shaping of an aluminum alloy workpiece using punches with sharp and rounded edges.
606
The paper presents images of the obtained parts and graphs of the dependence of the technological force on the movement of the punch for both types of tools. The simulation results demonstrate significant differences in the geometry of the parts and the nature of the change in the stamping force when using different punches. The article also provides an overview of a wide range ofparts produced by stamping in various industries. The advantages of stamping as a method ofproducing metal parts are described. The research is carried out using computer simulation software. Conclusions are drawn about the influence of the shape of the working edge of the tool on the final data.
Key words: stamping production, metal products, stamping force, working tools, metal forming, computer modeling.
Mosyagin Ilya Vladimirovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-607-608
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА КАЧЕСТВО НЕРАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ, ПОЛУЧЕННОГО
ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ
Е.А. Галактионова, П.А. Петров
В данной статье представлен анализ факторов, оказывающих влияние на формирование неразъемного соединения двух металлов. Рассмотрено типовое неразъемное соединение, изготавливаемое из углеродистых сталей разных марок и имеющее применение в машиностроении в конструкции узлов транспортных средств. На основе причинно-следственного анализа выделены группы причин, влияющие на качество неразъемного соединения. Для каждой группы причин выделены параметры, от взаимодействия которых друг с другом зависит проявление либо отсутствие нежелательных эффектов, определяющих качество изделия.
Ключевые слова: неразъемное соединение, пластическая деформация, соединения методами пластического деформирования, компьютерное моделирование
Неразъемные соединения, изготовленные методами обработки давлением, находят своё применение в машиностроении [1-8]. Выделяются два направления в обработке давлением: формообразование изделий из листового проката (в основном прокаткой) и формообразование изделий из сортового проката (прокаткой, волочением, объемным деформированием в условиях холодной либо горячей деформации и т.п.) [1, 7]. Возможна реализация и комбинированной схемы формообразования неразъемного соединения путем соединения заготовок, полученных из листового и сортового проката [1, 9, 10].
Несмотря на то, что практика производства неразъемных соединений (биметаллы и изделия из них) известна с середины ХХ века, теория их производства несколько отстает от практики. Это влияет на дальнейшее возможное совершенствование технологии изготовления неразъемных соединений методами обработки металлов давлением; повышает себестоимость соединений и снижает их качество. Напротив, переход от изделий из однородных металлов, изготовленных методами обработки давлением, к неразъемным соединениям позволяет снизить расходы на дорогостоящие материалы и вес готового изделия; получать заготовки, приближенные по размерам к готовой детали, что приводит к снижению трудозатрат на организацию производства и себестоимость изделия.
Исследуемое неразъемное соединение состоит из бобышки и фланца. Бобышка - прокат круглого сечения определенной длины и диаметра; фланец - листовой прокат в виде шайбы с профильным центральным отверстием. Особенностью формообразования неразъемного соединения (см. рисунок 1) является совместная пластическая деформация разных металлов, выполняемая за один рабочий ход пресса. Материал бобышки углеродистая сталь 20; фланца - углеродистая сталь 45. Допускаются и иные марки углеродистых и низколегированных сталей для вышеназванных конструктивных элементов.
Бобышка
Фпанеи
Неразъемное соединение
Фланец
Рис. 1. Неразъемное соединение
607
