CC BY
5
УДК 621.77; 621.7.043 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-5-110-113
ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗМЕРОВ ЗАГОТОВОК НА ПРОЦЕСС ВЫТЯЖКИ С ПОДТАЛКИВАНИЕМ
Н.А. Самсонов, С.Н. Ларин
Рассмотрена операция вытяжки квадратной заготовки с активным подталкиванием ее углов. Выполнен анализ характера протекания исследуемой операции для разных значений величин деформаций и толщины заготовки. Установлено влияние данных параметров на формирование геометрических характеристик изделий.
Ключевые слова: вытяжка, подталкивание, квадратные заготовки, коэффициент вытяжки.
В работах [1,2] предложена схема изготовления осесимметричных изделий из квадратных заготовок с поддакиванием их угловых элементах. В этих работах выявлено влияние параметров деформирования на напряженно-деформированного состояние заготовки и силы вытяжки. В данной работе был выполнен анализ данной операции при разных значениях толщины материала заготовки, степени деформации (коэффициент вытяжки). Исследование выполнялось в комплексе DEFORM. На рис. 1 представлена схема исследуемого процесса.
Заготовка для выполнения моделирования исследуемого процесса представляет собой плоский квадрат со стороной b = 90 мм из конструкционной стали 10. Толщина заготовки варьировалась в диапазоне s = 1,5...5 мм. Рабочее отверстие матрицы представляет собой цилиндрическую поверхность с диаметром в диапазоне d = 60...75 мм.
Рис. 1. Схема вытяжки: 1 — заготовка; 2 — матрица; 3 — пуансон; 4 — толкающие элементы; 5 - прижим
Предполагалось что в исследуемом процессе происходит перемещение пуансона со скоростью ГпуШс и толкающих элементов со скоростями Утолк. Деформирование
осуществлялось в холодном состоянии. Исследовано формирование геометрии детали при рассматриваемой операции вытяжки для разных значений толщин заготовки и коэффициентов вытяжки. На рис. 2 даны эскизы изделий.
В табл. 1 представлены данные по разницам высот во впадинах и выступах заготовки при разных значениях коэффициентов вытяжки и толщин заготовки.
110
с1 !Ъ = 0,65
й / Ь = 0,8
а б в
Рис. 2. Эскизы изделий: а - s = 1,5 мм; б - s = 3,0 мм; в - s = 5,0 мм
Значения высоты заготовки по впадинам и выступам
Таблица 1
~s, мм й / Ь ^^^^^^ 1,5 3 5
0,65 31/51 30/52 26/55
0,8 22/42 23/43 24/48
В работе [1] рассмотрен вопрос интенсификации процесса. Предлагалось осуществить подталкивание угловых зон заготовки подвижными элементами. В табл. 2 представлены установленные в ходе исследования максимальные значения скоростей перемещения давящих элементов, обеспечивающие формирование равномерной геометрии.
Значения скоростей перемещения толкающих элементов
Таблица 2
5, мм й / Ь ^^^^^ 1,5 3 5
0,65 60 80 90
0,8 70 90 100
На рис. 3 даны эскизы изделий, полученных в ходе моделирования вытяжки с подталкиванием угловых зон заготовки с выявленными ранее скоростями их перемещения.
В табл. 3 представлены данные по разницам высот во впадинах и выступах заготовки при реализации вытяжки с подталкиванием угловых зон. Скорость перемещения толкающих элементов приведена в табл. 2.
Значения высоты заготовки по впадинам и выступам
Таблица 3
5, мм й / Ь ^^^^^ 1,5 3 5
0,65 31,5/36,5 33/35 31/38
0,8 21,5/25,5 21/26 22/30
»г
1 1 1
а б
й / Ъ = 0,65
в г д
й / Ъ = 0,8
Рис. 3. Эскизы изделий: а, в - я = 1,5 мм; б, г - я = 3,0 мм; д - я = 5,0 мм
На рис. 4 даны зависимости, описывающие изменение относительных скоростей перемещение толкающих элементов (V = Утолк / Упуанс ) от относительной величины хода пуансона И = Ипуанс / Идет.
V
1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
V
2
1,5 1 0,5 0
3
-<2
--1
С
0,2 ' 0,4 0,6
а
0,8
1 /3 / 2 .л
// V
///
О 0,2 0,4 0,6 0,8
б _ _ Рис. 4. График зависимости V от И : 1 - 8 = 1,5 мм; 2 - 8 = 3,0 мм; 3 - я = 5,0 мм; а - й / Ъ = 0,65; б - й / Ъ = 0,8
Анализ полученных результатов позволил установить, что уменьшение степени деформации (увеличение относительно диаметра получаемой детали) приводит к необходимости увеличения скорости перемещения толкающих элементов на 10...15 %. Причем сам характер изменения скоростей от времени деформирования с изменением данного параметра не меняется.
Увеличение толщины заготовки приводит к необходимости роста скорости перемещения толкающих элементов на 30 %. Кроме того, с ростом толщины заготовки происходит изменение периода времени перемещения толкающих элементов. При уменьшении толщины заготовки период действия толкающих элементов увеличивается.
Установлено, что при увеличении толщины заготовки, больше чем 5 мм происходит разрушение материала. Что связано с негативным воздействием толкающих элементов. Этот эффект наблюдается при относительной толщине s = b/s > 18.
Полученные результаты позволяют выявить рациональные скоростные параметры толкающих элементов в зависимости от разных толщин материала заготовки, степени деформации. Результаты, полученные в ходе исследований можно использовать как рекомендации при практической отработке данной технологии.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 20-38-90021.
Список литературы
1. Самсонов Н.А. Пасынкова А.А. Управление перемещением краев квадратной заготовки в матрицу круглого сечения их подталкиванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 2. C. 503 - 507.
2. Самсонов Н.А. Анализ напряжённого состояния квадратных заготовок при вытяжке с подталкиванием угловых элементов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 3. C. 46 - 50.
3. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
4. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. 283 с.
5. Богатов А.А., Мижирицкий О.И., Смирнов С.В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.
Самсонов Никита Алексеевич, аспирант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский Государственный Университет,
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF STRAIN STATES OF SQUARE BILLETS WITH EXTENDED CORNER
ELEMENTS
N.A. Samsonov, S.N. Larin
The article focuses on the analysis of the possibilities of practical implementation of the drawing with pushing the corner elements of a square workpiece into a matrix of circular cross-section. The stress-strain state of the workpiece has been established. Power modes are revealed. The comparison of the data obtained is given, the share of the proposed technology with the existing one.
Key words: stretch, push, square blanks, stretch ratio.
Samsonov Nikita Alekseevich, postgraduate, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula state University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
113
