CC BY
6
2. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.
3. Джонсон В., Кудо Х. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия. 1965. 197 с.
Астахов Андрей Сергеевич, студент, mpf-tiila a ramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Шамин Никита Андреевич, студент, mpf-tulaa ramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF OPPORTUNITIES FOR DEFORMATION BY A LARGE GAB CYLINDRICAL FORGING FROM A HIGH-STRENGTH ALLOY
A.S. Astakhov, N.A. Shamin
The possibility of changing the forging of a cylindrical forging of a "glass " type part with a hole in the bottom is considered. Why was the finite element modeling of the process performed. Various modes of extrusion of pipe and rod blanks were considered, in particular, different temperature and speed extrusion modes. According to the results of the study recommendations.
Key words: reverse extrusion, tube blanks, force, isothermal deformation, stresses.
Astahov Andrey Sergeevich, student, mpf-tнla a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
Shamin Nikita Andreevich, student, mpf-tнla a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.983
ВЛИЯНИЕ УГЛА ПОДЪЁМА КЛИНОВЫХ СПИРАЛЬНЫХ ВЫСТУПОВ МАТРИЦЫ НА СИЛОВЫЕ И ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ РИФЛЕНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
С. С. Яковлев, А. С. Архипцев, И. А. Чижов
Выполнено компьютерное моделирование процесса получения на внешней поверхности заготовки сетки рифлей на втором переходе вытяжки с локальным утонением стенки за счет клиновых многозаходных спиральных выступов. Проведен анализ влияния угла подъёма выступов матрицы на величины технологической силы, интенсивности напряжений и интенсивности деформаций.
Ключевые слова: интенсивность напряжений, интенсивность деформаций, технологическая сила, клиновые многозаходные спиральные выступы, угол подъёма, рифля.
Ранее было проведено исследование влияния угла подъёма клиновых многозаходных спиральных выступов матрицы на силовые и деформационные параметры вытяжки с локальным утонением на первом переходе [1]. В данной же работе рассматривается второй переход вытяжки с локальным утонением стенки заготовки, в результате которой на наружной поверхности формируется окончательная сетка рифлей. Полуфабрикаты, получаемые на первом и втором переходе представлены на рис. 1.
346
а б
Рис. 1. Полуфабрикаты, получаемые вытяжкой с локальным утонением через матрицы с многозаходными спиральными выступами клиновой формы по периметру рабочего пояска на: а — первом переходе; б — втором переходе
Процесс формирования рифленой поверхности заключается в прохождении заготовки через две матрицы с клиновыми многозаходными спиральными выступами (рис. 2). Причем во второй матрице угол подъема спиральных клиновых выступов имеет противоположенное направление, нежели в первой. В процессе деформирования происходит поворот заготовки с пуансоном, за счет чего и формируется рифленая поверхность [2].
Рис. 2. Схема матрицы со спиральными выступами клиновидной формы по периметру рабочего пояска и расположение трассируемых точек
в полуфабрикате
Далее будет рассматриваться влияние угла подъема клиновых спиральных выступов на технологическую силу, интенсивность напряжений и деформаций при прохождении через вторую матрицу. В качестве заготовки использовался полуфабрикат, представленный на рис. 1, а. Матрицы имели постоянное число выступов - 24, в то время как, угол их подъема изменялся и составлял 20°, 30° и 40°. Условия деформирования аналогичны тем, что были проведены при прохождении через первую матрицу [2].
Для данного исследования было проведено компьютерное моделирование процесса в программном комплексе для расчета процессов ОМД QForm. Расчеты производятся методом конечных элементов (МКЭ). Разбиение детали во время прохождения второй матрицы на конечные элементы представлено на рис. 3.
Рис. 3. Конечно-элементная структура детали: а — после прохождения через вторую матрицу; б — во время прохождения второй матрицы; в — перед прохождение через вторую матрицу
Полуфабрикаты, получаемые по способу [2] с разным углом подъема клиновых спиральных выступов представлены на рис. 5.
в
Рис. 4. Полуфабрикаты, получаемые при формоизменении в матрицах с разным углом подъема выступов: а — 20°; б — 30 °; в — 40°
Интенсивность напряжений и деформаций определялась всегда в двух трассируемых точках, а именно в середине толщины заготовки в месте пересечения впадин рифлей (Р1) и на вершине рифли (Р0) (рис. 2).
Результаты моделирования представлены на графиках: технологической силы (рис. 5), интенсивности напряжений (рис. 6) и деформаций (рис. 7).
■ 20 градусов 30 градусов 40 градусов
43 48 53 58 63 68 73 Перемещение пуансона, мм
78
83
Рис. 5. Графики технологической силы вытяжки с локальным утонением стенки в зависимости от угла подъёма спиральных выступов матрицы
Изменение технологической силы [3] (рис. 5) имеет ярко выраженный колебательный характер, в связи с тем, что на втором переходе выступ матрицы попадает во впадины и выступы рифлей, образованных клиновыми спиральными выступами на рабочем пояске первой матрицы. Из графиков видно, что с увеличением угла подъема спиральных выступов уменьшается длинна волны, что связано с изменением числа деформируемых участков в процессе формоизменения полуфабриката [4]. Также заметно уменьшение значения технологической силы и амплитуды её колебаний с увеличением угла подъема спиральных выступов матрицы, связанная с уменьшением площади контакта матрицы с рифленой поверхностью полуфабриката.
600
а
£ | 550 с
х « 500
<0 5
ин с е 450
е
£ & 400
* I
н
43 48 53 58 63 68 73
Перемещение пуансона, мм
78
83
P0
P1
600
а
.0 1с П еЕ 550
о «
н 500
<0 и
и н
с н е е 36 450
1- н р400
п а н
43 48 53 58 63 68 73
Перемещение пуансона, мм
78
83
P0
P1
б
Рис. 6. Графики интенсивности напряжений в матрицах с разным углом подъема спиральных выступов: а - 20°, б - 30° (начало)
а
-Р0 -Р1
в
Рис. 6. Графики интенсивности напряжений в матрицах с разным углом подъема
спиральных выступов: в - 40° (окончание)
I- >5
а *
£ *
£ я
° I
£ £
I «
1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6
43 48 53 58 63 68 73
Перемещение пуансона, мм
78
83
P0
P1
1,1
£ *
си § ^9
ис р £ &0,7
I £ 0,6
1
0,8
43
48
53 58 63 68 73
Перемещение пуансона, мм
78
83
P0
P1
1
1,1
£ « си
1 « 0,9 <0 =
си мр0,8 £ &0,7
I 8: 0,6
б
43 48 53 58 63 68 73
Перемещение пуансона, мм
78
83
P0
P1
а
в
Рис. 7. Графики интенсивности деформаций в матрицах с многозаходными спиральными выступами, имеющими угол подъема: а - 20°, б - 30°, в - 40°
Из графиков (рис. 6) видно, что на участке полуфабриката перед входом материала в рабочую полость второй матрицы интенсивности напряжений в рассматриваемых точках P0 и P1 в процессе перемещения также волнообразно возрастает, при этом в точке P0 их величина несколько меньше, чем в точке P1. Разность значений величин интенсивностей напряжений в рассматриваемых точках зависит от угла подъёма клиновых спиральных выступов матрицы. При угле подъёма 30° (рис. 6, б) разность значений интенсивностей напряжений больше, чем для углов подъёма 20° и 40°. Это приводит к формоизменению стенки полуфабриката и возникновению деформаций в меридиональном направлении, разных по величине. При чём перед входом в рабочую полость матрицы интенсивность деформаций в процессе формоизменения полуфабриката постоянна, но в точке P0 интенсивность деформаций меньше, чем в точке P1.
На графиках (рис. 7) разность интенсивностей деформаций на рассматриваемом этапе формоизменения полуфабриката зависит от угла подъёма клиновых спиральных выступов и максимальна при 30° (рис. 7, б).
На этапе прохождения точек P0 и P1 через рабочую полость второй матрицы интенсивности напряжений достигают максимальной величины, а также возрастает их разность в рассматриваемых точках. Эта разность достигает максимальной величины при угле подъёма спиральных выступов в 30° (рис. 6, б), что приводит к возникновению деформаций не только в меридиональном направлении, но в радиальном и тангенциальном. Интенсивность деформаций существенно увеличивается, возрастает также разность значений интенсивности деформаций в точках P0 и P1. Величина разности интенсивности деформаций максимальна при угле подъёма 30° (рис. 7, б).
Список литературы
1. Чижов И. А. Влияние угла подъёма клиновых спиральных выступов матрицы на силовые и деформационные параметры вытяжки с локальным утонением // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2018. Вып. 11. С. 519525.
2. Патент РФ №2655555. Способ формирования рифлей ромбовидной формы на наружной поверхности цилиндрической оболочки: Кл. В21С 37/20 / Иванов Ю.А., Коротков В.А., Кухарь В.Д., Ларин С.Н., Митин О.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. // Опубл. 28.05. 2018. Бюл. №16.
3. Ковка и штамповка: справочник: в 4 т. Т.4. Листовая штамповка / Под общ. Ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семёнов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
4. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке / В.П. Романовский. 6-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. 520 с.
Яковлев Сергей Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Архипцев Антон Сергеевич, магистрант, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чижов Иван Алексеевич, студент, mpf-tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE EFFECT OF ANGLE OF LIFTING THE WEDGE SPIRAL MA TCHES OF THE MATRIX ON POWER AND DEFORMA TION PARAMETERS DURING FORMING
A GRILLED SURFACE
S.S. Yakovlev, A.S. Arkhiptsev, I.A. Chizhov 351
Computer simulation of the process of obtaining a flute on the outer surface of the mesh blank at the second transition of the hood with local wall thinning due to multiple wedge spiral projections was performed. The influence of the angle of elevation of the protrusions of the matrix on the magnitude of the technological force, stress intensity and strain rate are analyzed.
Key words: stress intensity, strain intensity, technological force, multiple wedge spiral lugs, lifting angle, flute.
Yakovlev Sergey Sergeevich, master, mpf-tulaaramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Arkhiptsev Anton Sergeevich, master, mpf-tula a ramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Chizhov Ivan Alekseevich, student, mpf-tula@,rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.777
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ КОНТУРА ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ВЫТЯЖКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СТАКАНОВ
Н.А. Самсонов, К.О. Поцелуев
В работе рассматривается технология изготовления тонкостенных цилиндрических осесимметричных стаканов. Проводится анализ геометрий заходных частей поверхности матриц, а так же форм используемых заготовок, способствующий улучшению коэффициента использования металла при вытяжке на предприятиях гражданского произвоства и обороннопромышленного комплекса.
Ключевые слова: фестонообразование, корончатость, квадратная заготовка.
Общепринятым методом получения тонкостенных осесимметричных стаканов без утонения стенки является операция вытяжки детали из круглой заготовки в радиальной матрице. Такая технология крайне эффективна в условиях крупносерийного производства по сравнению с другими способами изготовления: существенное снижение удельных сил деформирования, возможность автоматизации производственных линий и другие факторы позволяют значительно снизить себестоимость продукции.
Сфера применения рассматриваемых нами изделий крайне обширна: автомобильная промышленность, радиоэлектроника, военная техника и др. Актуальность рассматриваемой тематики создает необходимость в поиске новых и совершенствовании существующих технологических приемов и методов получения такого типа детали. Вытяжка стаканов из круглой заготовки базируется на использовании матрицы с круглой заходной частью, повторяющей контур заготовки (рис.1.).
Одним из наиболее значительных недостатков такой операции является фестонообразование в процессе формирования стенки изделия. Данная проблема решалась такими учеными как Яковлев С.П., Ренне И.П. [1]. Ими было предложено изменение исходной формы заготовки с круглой на такую, которая бы учитывала плоскостную анизотропию материала (рис. 2.).
