ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА НА ПРОВЕДЕНИЕ ОПЕРАЦИИ ОТБОРТОВКИ С УТОНЕНИЕМ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Scientific advisor: Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.73.01

DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-349-352

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНСТРУМЕНТА НА ПРОВЕДЕНИЕ ОПЕРАЦИИ ОТБОРТОВКИ

С УТОНЕНИЕМ

Г.А. Вобликов

Штамповка используется при производстве множества изделий, от мелких деталей до более крупных конструкций. Листовая штамповка широко применяется в автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также в производстве бытовых и строительных материалов. Одним из главных преимуществ листовой штамповки является возможность производства деталей в больших количествах и с высокой степенью точности. В данной работе оценивается операция отбортовки с утонением стенки стальной листвой заготовки типа диска при разных начальных условиях. Рассматривается несколько вариантов пластического изменения формы, которые отличаются друг от друга температурой штамповой оснастки. Исследование проводится с помощью компьютерного моделирования в программе для моделирования процессов обработки металлов давлением, в которой оцениваются технологические силы и рассматривается распределение температур по объему детали. Приводятся графики технологических сил и схемы распределения температур, по которым далее делаются соответствующие выводы. Ставятся дальнейшие цели исследований.

Ключевые слова: отбортовка, температуры, утонение, штамповая оснастка, технологическая сила, инструмент.

Листоштамповочное производство имеет несколько преимуществ. Оно позволяет производить детали и изделия в больших объемах, что минимизирует затраты на производство. Кроме того, процесс листовой штамповки позволяет добиться высокой точности и качества изготовленной детали [1-3].

Отбортовка листовой заготовки является важным процессом в листовой штамповке, который используется для создания различных элементов в различных отраслях промышленности. Отбортовка листовой заготовки используется в различных отраслях промышленности, включая автомобильную и строительную. Она используется для создания различных элементов автомобиля, в производстве деталей для систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Особенностью листовой штамповки и, в частности, отбортовки является высокая производительность, при которой штамповая оснастка в процессе изготовления детали не всегда успевает остыть до следующего цикла формоизменения. Таким образом формообразующий инструмент может нагреться до высоких температур, поэтому в данной работе проводится исследование этого явления на примере отбортовки с утонением стенки.

Данное исследование является важным, так как при нагреве инструмента и постоянных колебаниях температуры происходит повышенный износ рабочих поверхностей инструментов. Помимо этого, происходит теплообмен от нагретого инструмента к заготовке, что может изменить физико-механические свойства материала. В этой связи, в данной работе проводится изучение технологической силы, распределения температур и других характеристик процесса при отбортовке. Исследование выполнено с помощью компьютерного моделирования [4-11] в программном обеспечении QForm. В программе была замоделирована отбортовка внутренней части листовой заготовки, сама заготовка принималась как изготовленная из стали 10. Утонение проводилось на 35% относительно первоначальной толщины 2 мм. Начальная температура заготовки (плоской листовой заготовки типа диска) составляла 20°^ температура инструмента (пуансона и матрицы) равнялась 550°С. Таким образом был получен график технологической силы (рис. 1).

Температура заготовки во время штамповки всегда влияла на технологическую силу штамповки, и чем температура выше, тем меньшая сила требуется для проведения формоизменения. Данный случай не стал исключением и пиковые нагрузки отличаются примерно на 4%. Однако стоит учесть, что деформируется стальная заготовка, если формоизменению при этих условиях была бы подвержена заготовка из алюминиевого или медного сплава, то технологическая сила отличалась бы более значительно. В остальном графики имеют одинаковых характер роста и падения.

349

Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. Вып. 4

Холодный инструмент Горячий инструмент

Рис. 1. График технологической силы

Далее были оценены распределения температур по заготовкам (рис. 2).

б

Рис. 2. Распределение температур: а - при холодном инструменте, б - при нагретом инструменте

В обоих рассматриваемых случаях температуры в материале выше к краевому участку отбор-туемого материала. Однако в процессе теплового обмена заготовки с инструментов во втором случае материал полуфабриката нагрелся до температуры 360°С, при этом наименьшая температура составляла 80°С. В первом случае в результате деформационных изменений и трения температура материала достигла примерно 80°С.

Таким образом, установлено, что на технологическую силу и на температуру материала оказывает влияние начальная температура инструмента, которая может быть выше температуры окружающей среды за счет многократного его применения для осуществления операции. Дальнейшие исследования будут направлены на изучения напряженного и деформированного состояния, повреждаемости, вероятности образования дефектов.

Список литературы

1. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет : Е. И. Семенов (пред.) и др. М.: Машино-строение, 2010. 732 с.

Перемещение пуансона, мм

2. Вобликов Г.А. Анализ температур при проведении операции отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 9. С. 333-335.

3. Каркач Л.В. Исследование операции листовой штамповки в программном комплексе // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10. С. 385-387.

4. Кузьмин В. В., Схиртладзе А. Г. Математическое моделирование технологических процессов сборки и механической обработки изделий машиностроения; Высшая школа. М., 2017. - 280 с.

5. Левин В.А. Развитие дефектов при конечных деформациях. Компьютерное и физическое моделирование / В.А. Левин, В.В. Калинин, К.М. Зингерман. М.: Физматлит, 2007. 392 с.

6. Яковлев С. С. Оценка повреждаемости материала при рифлении // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 571-573.

7. Толстик А.М. Роль компьютерного эксперимента в физическом образовании. Физическое образование в вузах, 2002. Т. 8. №2. С. 94-102.

8. Ашихмин В.Н. Введение в математическое моделирование: учебное пособие / В. Н. Аших-мин [и др.]; под ред. П. В. Трусова. М.: ЛО-ГОС, 2005. 440 с.

9. Андреев С.М. Разработка и компьютерное моделирование элементов систем автоматизации с учетом специфики технологических процессов: Учебник. М.: Academia, 2017. 36 с.

10. Перфильев П.Н. Компьютерное моделирование промышленных процессов // Сборник научных трудов международной научно-технической конференции «Юность и знания - гарантия успеха» -Курск: Юго-Западный гос. ун-т, 2014. С. 329-333.

11. Булавин Л.А., Выгорницкий Н.В., Лебовка Н.И. Компьютерное моделирование физических систем. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2011. 352 с.

Вобликов Григорий Алексеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет.

Научный руководитель: Платонов Валерий Иванович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE INFLUENCE OF THE TOOL PARAMETERS ON THE OPERATION OF THE FLANGING WITH

THINNING

G.A. Voblikov

Stamping is used in the production of many products, from small parts to larger structures. Sheet metal stamping is widely used in the automotive and aerospace industries, as well as in the production of household and building materials. One of the main advantages of sheet metal stamping is the ability to produce parts in large quantities and with a high degree of precision. In this paper, the operation of flanging with wall thinning by a steel sheet of a disk-type workpiece is evaluated under different initial conditions. Several variants of plastic shape change are considered, which differ from each other in the temperature of the die tooling. The study is carried out using computer simulation in a program for modeling metal forming processes, in which technological forces are estimated and the temperature distribution over the volume of the part is considered. Graphs of technological forces and temperature distribution schemes are given, according to which the corresponding conclusions are further drawn. Further research goals are set.

Key words: flanging, temperatures, thinning, die equipment, technological force, tool.

Voblikov Grigorii Alekseevich, student, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,

Scientific advisor: Platonov Valery Ivanovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University