CC BY
2
Увеличение угла рабочей кромки инструмента приводит к снижению силовой нагрузки на инструмент. Так при увеличении а с 1° до 4° сила снижается на 13 %. Максимальные силы при высадке инструментом со скошенной кромкой формируются в конце хода инструмента.
На рис. 4 даны графики изменения силы при высадке в зависимости от углов скоса инструмента а для разных скоростей перемещения пуансона.
Изменение угла приводит к неравномерному изменению силы высадки. Так с ростом а с 1 до а = 2,5° сила снижается на 10 %. С ростом а с 3 до 4° сила растет на 4%. Увеличение скоростей деформирования с V0 = 10 мм/мин до V0 = 200 мм/мин ведет к росту силы в 2,5 раза.
На рис. 5 приведены графики изменения силы в зависимости от условий контактного трения. Рост коэффициента контактного трения приводит к линейному увеличению силы высадки в 1,5 раза.
Таким образом, установлено влияние угла скоса рабочих поверхностей инструмента на силу высадки. Выявлено, что наибольшее влияние на силу оказывает изменение скоростных условий формообразования. Обеспечение минимальных коэффициентов трения посредством подбора смазок позволит так же значительно снизить силу деформации при высадке с наклонным фланцем.
Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта ректора ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет» для поддержки молодых ученых.
Список литературы
1. Яковлев С.С., Яковлев С.П., Чудин В.Н., Трегубов В.И., Черняев А.В. Изотермическое формоизменение из анизотропных материалов жестким инструментом в режиме кратковременной ползучести. М.: Машиностроение, 2009. 412 с.
2. Чудин В.Н., Пасынков А.А. Нестационарные процессы изотермической штамповки // Кузнечно-штампо-вочное производство. Обработка металлов давлением. 2018. № 6. С. 23-28.
3. Пасынков А.А., Борискин О.И., Ларин С.Н. Теоретические исследования операции изотермической раздачи труб из труднодеформируемых цветных сплавов в условиях кратковременной ползучести // Цветные металлы. 2018. № 2. С. 74-78.
4. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.М. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. Справочник. M., Металлургия, 1976. 488 с.
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
FORMATION OF AN INCLINED FLANGE ON PIPE BLANKS S.N. Larin
Hydraulic pipe .systems need adapters that connect pipes at different angles. One of the ways to obtain these adapters is the shaping of the elements of sheet or tube blanks. When forming pipe blanks with punches with a beveled edge, uneven loads on the tool may occur. In view of this, it is necessary to investigate the power modes when planting pipe elements with a tool with a beveled work surface. The article evaluates the forces during the landing of titanium alloy pipe blanks in hot conditions.
Key words: shaping, planting, pipe blanks, force.
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071 -6168-2024-3 -220-221
АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУР ПРИ ПРОВЕДЕНИИ СЛОЖНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ОПЕРАЦИИ
ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
Ю.С. Галкин, Я.В. Грибачев
Статья посвящена исследованию современных тенденций и инноваций в процессе штамповки металлов, ключевыми факторами которого является внедрение автоматизации и использование цифровых технологий. В работе освещается значимость применения роботизированных комплексов, которые позволяют значительно увеличить скорость и точность производства при одновременном снижении трудозатрат и минимизации человеческого фактора. Также рассматривается влияние внедрения CAD/CAM/CAE--систем на процесс проектирования, оптимизации процессов штамповки и прогнозирование поведения материалов под нагрузкой, что способствует сокращению времени разработки новых изделий и экономии на изготовлении опытных образцов. Особое внимание в статье уделено использованию компьютерного моделирования процессов листовой штамповки на примере операции вытяжки-отбортовки, в ходе которой было выявлено, что коэффициент трения не оказывает влияния на изменение температуры материала. Исследование наглядно демонстрирует важность инновационных подходов в улучшении качества и эффективности производственных процессов в металлообрабатывающей промышленности.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, температурный анализ, распределение температур, коэффициент трения, штамповочное производство.
Штамповка металлов является одним из основных процессов в современной металлообрабатывающей промышленности, эта технология позволяет изготавливать широкий спектр деталей и изделий различной формы и размеров [1-4]. В последние годы отрасль штамповки металлов претерпевает значительные изменения, связанные с внедрением инновационных решений и развитием новых технологий [5-8].
Технологии и машины обработки давлением
Одним из главных трендов в современной штамповке является использование автоматизированных систем и роботизированных комплексов. Применение промышленных роботов позволяет повысить скорость и точность производства, снизить трудозатраты и минимизировать влияние человеческого фактора. Роботизированные штамповочные линии способны работать в непрерывном режиме 24/7, обеспечивая стабильно высокое качество продукции. При этом снижаются издержки на рабочий персонал, но одновременно повышаются расходы на внедрение и обслуживание таких комплексов и систем.
(Щ51
G6MU|MU'|: «07.1 j
Ни-1нкил=ноь^1:ча-иь['С|! il.WJS
VjKit 'iMt-iti значение ГСЗ iAJTl
M jii чдгн-.есвдь ГС J £2.59
1"||ИЧР|l in ■! мняииш ГП ^3^99
" Ги>| III п ЕЛ
<йЭ4фНЦкШ Т ЗСИКпиС Г|*ки . j.L^j.и ■
<пл|фн1^1^таксикси -1.G57
i г«рц:нт<1ль /СБ il.14
95 пезцснтуль ['CJ; ¿З.М
11Л ¿14 2U 21 d НА tH ZL* QI НА ZU JJ.i J J ."L lii lift a. D гя! ¿ЬА 2ЧЙ
Т: '-т срятърг
а
О&Ии f4Q£2Z
МИ>1НМ:Л=ьэь зшчнпнь ["С|: Л.УЙ?
\JaK:i ■ it.it-Ki значечне ГС J £1.9746
Уд-5чдгц..«таьа*нда-|не ГС J il.H
Стичрртное ™ииян*ГЧ Ф1Э9
M^pr nlTJ- Л
ДСНИУСТрНи : 011
-я-т ^к; : -iinj
{■уонГС! 21J
95 перцеетль ['CJ; ZIJB
21.И 21Л> 21.fl!> НЛ 2131 21 W 2Т.И 21.7ТЭ 11.Т4 21 IKJ 21Л0 21.90 Z1.91
TcurtpmjH I'd
б
Распределение температур по детали при разных коэффициентах трения: а - 0,2 по Кулону, б - 0,5 по Кулону
Еще одной важной тенденцией является внедрение цифровых технологий и систем компьютерного моделирования. Современные CAD/CAM/CAE-системы позволяют проектировать, оптимизировать процессы штамповки и прогнозировать поведение материалов под нагрузкой. Это дает возможность существенно сократить время разработки и запуска новых изделий в производство, а также снизить затраты на изготовление опытных образцов и оснастки.
Такие программные продукты позволяют оценивать сложные технологические процессы листовой штамповки, например, операцию вытяжки-отбортовки, при которой одновременно происходит и утонение стенки, и вытяжка, и отбортовка [9-10]. В этом случае важно проводить оценку температур, для оценки ее влияния на механические характеристики материала. Поэтому была проведена компьютерная симуляция процессов для определения температур, так было выявлено распределение температур по объему материала (см. рис.) в программе QForm.
Установлено, что коэффициент трения в данном процессе не оказывает влияния на изменения температуры, в рассматриваемых случаях примерно одинаковый диапазон температур, 21 до 24 градусов по Цельсию. Однако распределение температур при повышении трения смещается в правую часть, в то время как при низком коэффициенте трения в почти 30% объема материала температура не меняется. Таким образом установлено, что при данной операции и таковых условиях температура не сможет оказать влияния на механические характеристики изделия и полностью соответствует принципам холодной штамповки. Также установлено, что коэффициент трения не оказывает какого-либо существенного влияния на распределение или величины температур при формообразовании.
Список литературы
1. 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.
2. Грибачев Я. В., Вобликов Г. А. Компьютерное моделирование процесса рельефной формовки плоской листовой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 1. С. 638641. EDN HFUHFX.
3. Проектирование технологических процессов механической обработки в машиностроении: Учеб. пособие / В. В. Бабук, В. А. Шкред, Г. П. Кривко, Л. И. Медведев; Под. ред. В. В. Бабука .- : Высш. шк., 1987, с. 255.
221
4. Фадеев А.С. Виды производства и организационные формы работы предприятий машиностроительного комплекса РФ : сб. ст. Международ. науч.-практ. конф., 2016. С. 226-233.
5. Черепашков А. А., Носов Н. В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении. М.: ИнФолио, 2017. 642 с.
6. Corrugation of the Inner Surface of a Cylindrical Shell by Local Plastic Deformation / V. D. Kukhar, V. A. Korotkov, S. S. Yakovlev, A. A. Shishkina // Russian Engineering Research. 2023. Vol. 43, No. 3. P. 278-280. EDN QQLLAL.
7. Черникова О. А. Проблемы и перспективы развития машиностроения как одной из важнейших отраслей промышленного сектора // Сборник материалов VIII Всероссийской, научно-практической конференции молодых ученых с международным участием "Россия молодая" / Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева; Ответственный редактор О.В. Тайлаков. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 493. EDN WKKDQN.
8. Иванов К.М., Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П. Разработка технологических процессов изготовления деталей общего и специального машиностроения. М.: Лань, 2018. 696 с.
9. Галкин Ю.С., Кондаков Д.И. Получение изделий комбинированием операций вытяжки и отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 1. С. 629-632. EDN RMJDZA.
10. Галкин Ю.С., Кондаков Д.И. Напряженное и деформированное состояние при комбинировании операций вытяжки и отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 1. С. 645-648. EDN JRYIOD.
Галкин Юрий Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Грибачев Ярослав Васильевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF TEMPERATURES DURING A COMPLEX COMBINED SHEET STAMPING OPERATION
Y.S. Galkin, Y.V. Gribachev
The article is devoted to the study of modern trends and innovations in the metal stamping process, the key factors of which are the introduction of automation and the use of digital technologies. The work highlights the importance of using robotic systems, which can significantly increase the speed and accuracy of production while reducing labor costs and minimizing the human factor. The impact of the introduction of CAD/CAM/CAE systems on the design process, optimization of stamping processes and prediction of the behavior of materials under load is also considered, which helps reduce the development time of new products and save on the production ofprototypes. Particular attention in the article is paid to the use of computer modeling of sheet stamping processes using the example of the drawing-flanging operation, during which it was revealed that the friction coefficient does not affect the change in the temperature of the material. The study clearly demonstrates the importance of innovative approaches in improving the quality and efficiency of production processes in the metal-working industry.
Key words: computer modeling, temperature analysis, temperature distribution, friction coefficient, stampingpro-
duction.
Galkin Yuri Sergeevich, graduate student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, graduate student, yarosl71@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University.
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-222-223
АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ИЗДЕЛИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ С ФЛАНЦЕВОЙ
ЧАСТЬЮ
Ю.С. Аникеева
В статье рассматриваются ключевые машиностроительного производства, акцентируя внимание на их важности для развития промышленности и производства инновационной техники. Описываются основные производственные методы машиностроительного производства: обработку со снятием стружки, литье, аддитивные технологии и обработку давлением. Каждый из методов рассмотрен, с учетом их преимуществ и недостатков, а также области применения. Особое внимание уделяется рассмотрению пластической деформации цилиндрического изделия методами высадки и выдавливания. Основываясь на данных компьютерного моделирования, анализируется распределение деформаций и подчеркивается, что, хотя максимальные интенсивности деформации оказываются схожими для разных методов, распределение этих деформаций в изделии и влияние на его качество различаются, что предопределяет выбор метода производства в зависимости от конкретных требований к детали. Статья предоставляет практически значимые выводы, которые могут быть использованы в машиностроении для оптимизации производственных процессов.
Ключевые слова: обработка металлов давлением, цилиндрическая форма, фланцевая часть, компьютерное моделирование, интенсивность деформаций, распределение деформаций.
Машиностроение - это отрасль промышленности, занимающаяся проектированием, изготовлением и эксплуатацией машин, оборудования, инструментов и других технических устройств [1-3]. Технологии машиностроительного производства играют роль в развитии промышленности, обеспечивая производство инновационных и эффективных технических устройств. Существует множество методов машиностроительного производства [4-7]:
