CC BY
18
Methods ofprocessing technology pieces of magnetic-pulse punching through reconfiguration are considered. The method of economic assessment in the choice of batch processing technology level schemes blanks magnetic pulse stamping based on reconfiguration. Displaying feasibility study cost reduction processing workpieces.
Key words: technological process, reconfigurable magnetic pulse stamping, group technology, cost price.
Orlov Sergey Yurievich, candidate of technical sciences, docent, osuorlov@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.01, 621.7.04
ВЫТЯЖКА КВАДРАТНОЙ КОРОБКИ ИЗ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ В РАДИАЛЬНОЙ И КОНИЧЕСКОЙ
МАТРИЦЕ
В. Д. Кухарь, А.Н. Малышев, Ю.В. Бессмертная
Представлены теоретические результаты по вытяжке квадратной коробки из листовой заготовки в радиальной и конической матрице.
Ключевые слова: вытяжка, квадратная коробчатая деталь, матрица, сила, напряжение, деформация.
В данной работе проведен сравнительный анализ вытяжки квадратной коробки из листовой заготовки в радиальной и конической матрице.
Рассмотрен процесс вытяжки квадратной коробки со сторонами 45 мм из круглой заготовки диаметром 83 мм, толщиной 1,5 мм (рис. 1). Материал заготовки - сталь 08кп.
В качестве оборудования был выбран гидравлический пресс номинальной силы 50 МН, скорость ползуна 50 мм/с [1]. Коэффициент трения ц=0,15. Зазор между матрицей и прижимом устанавливается минимально необходимым для данной толщины заготовки, который позволяет не защемлять заготовку, но препятствует образованию складок.
На рис. 1 представлены схемы деформирования заготовки для получения коробчатой детали квадратного поперечного сечения за один рабочий ход в радиальной и конической матрице.
а б
Рис. 1. Расчетные схемы процесса вытяжки: а - в радиальной матрице; б - в конической матрице (1 - пуансон, 2 - заготовка, 3 - матрица, 4 - прижим)
Матрица с радиальной входной кромкой является простейшей формой матрицы для вытяжки коробчатых изделий. Однако согласно рекомендациям В.П. Романовского реализация процессов вытяжки квадратных коробок небольшого размера возможна в конической матрице, которая позволяет круглую заготовку деформировать из-под прижима квадратным пуансоном в матрицу комбинированного профиля, верхняя часть которой представляет собой конус, а нижняя имеет квадратную форму. В результате пересечения конической поверхности плоскостями прямых стенок квадратных деталей образуется вытяжная кромка гиперболической формы [2],
[3].
На рис. 2, 3 показана последовательность получения квадратной коробки из листовой заготовки в радиальной и конической матрице.
Анализ силовых режимов процесса вытяжки в двух матрицах (рис. 4) показал, что величина силы вытяжки в конической матрице значительно ниже, чем в радиальной. Это объясняется тем, что вытяжка конической заготовки с квадратным дном в коробчатую форму происходит наиболее благоприятно вследствие повышенной устойчивости конического фланца.
;
Рис. 2. Этапы получения квадратной коробчатой детали
в радиальной матрице
Щ
\
Рис. 3. Этапы получения квадратной коробчатой детали
в конической матрице
0.08
-Коническая -Радиальная
Рис. 4. Зависимость изменения силы Р в процессе деформирования
39
Одним из важных факторов, определяющих устойчивую реализацию процессов холодной штамповки, является невозможность разрушения материала в процессе пластической деформации.
В программном комплексе QForm 2Б/3Б по умолчанию установлена методика прогнозирования разрушения металла Кокрофта - Латама.
Рассмотрим картину распределения значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама в квадратных коробчатых деталях при вытяжке в различных матрицах (рис. 5).
Из рассмотрения картины критерия разрушения по объему детали пришли к заключению, что для данных геометрических размеров разрушение заготовки не происходит, так как значения критерия Кокрофта - Лата-ма не превышают значения единицы, хотя при использовании конической матрицы критерий разрушения незначительно выше.
При этом можно сделать вывод, что наиболее вероятной областью разрушения в обоих случаях является угловая область коробчатой детали, примыкающая ко дну.
Обозначим эту область характерной точкой Р (рис. 5) и рассмотрим напряженно-деформированное состояние в ней в процессе нагружения (рис. 6, 7).
а
б
Рис. 5. Распределение значений показателя критерия разрушения Кокрофта - Латама в квадратной коробке: а - в радиальной матрице; б - в конической матрице
На рис. 6 представлена картина изменения среднего напряжения аср в процессе деформирования в различных матрицах в угловой зоне перехода от дна к стенке. Рост среднего напряжения аср в исследуемой точке при
40
вытяжке в конической матрице происходит интенсивнее, чем в радиальной. Необходимо отметить, что максимальное значение среднего напряжения аср больше в случае использования радиальной матрицы.
Рис. 6. Картина изменения среднего напряжения в точке Р
Далее на рис. 7 показаны графические зависимости изменения степени деформации в точке Р для различных расчетных схем процесса вытяжки квадратных коробок. Как видно, максимальная величина степени деформации при вытяжке в радиальной матрице больше на 20 % в сравнении с конической матрицей.
- Радиальная
• Коническая
О 0.2 0.4 0.6 0.:
Рис. 7. Степень деформации при вытяжке коробчатой детали
в точкеР
Уменьшение силы вытяжки в конической матрице позволяет увеличивать степень деформации без разрушения.
По результатам сравнительного анализа можно сделать вывод, что вытяжка квадратных коробок из листовой заготовки в конической матрице позволяет снизить силу процесса, напряжений и деформаций в опасном сечении. Также необходимо отметить, что достоинством вытяжной кромки такого профиля является плавность вступления в работу его участков.
Проведенные теоретические исследования позволяют разработать рекомендации по расчету технологических параметров вытяжки квадратных коробок.
Работа выполнена в рамках гранта РФФИ № 16-38-00082 мол_а.
Список литературы
1. Биба Н.В., Стебунов С.А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением. 2008.
2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
3. Валиев С. А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов. М.: Машиностроение, 1973. 176 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., Vladimir.D.Kuchar@,tsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Малышев Александр Николаевич, канд. техн. наук, доц., amalyshev@ru. gestamp. com, Россия, Калуга, Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана,
Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, ассист., mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
EXTRACT FROM THE SQUARE BOX SHEET BLANK IN THE RADIAL
AND CONICAL MATRIX
V.D. Kuhar, A.N. Malyshev, Y.V. Bessmertnaya
The theoretical results drawing a square box of the slab in the radial and conical matrix are presented.
Key words: hood, square box-like item, matrix, force, stress, strain.
Kuchar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, Vladi-mir.D.Kuchar@,tsu. tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Malyshev Aleksandr Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, amaly-shev@ru. gestamp. com, Russia, Kaluga, Kaluga Branch of the Moscow State Technical University named after N.E. Bauman,
Bessmertnaya Yuliya Vyaceslavovna, candidate of technical sciences, assistant, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
42
