CC BY
4
УДК 621.7.01; 621.7.79
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-560-563
ФОРМОВКА ВНУТРЕННЕЙ ПОЛУБОБЫШКИ В СТЕНКЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ
П.В. Романов
Одной из основных задач, стоящих перед современным машиностроением, является развитие экономичного и высокопроизводительного производства качественных изделий, имеющих сложную пространственную геометрию. Также большое значение имеет совершенствование существующих и разработка новых процессов штамповки деталей из листа. В работе приведены отдельные результаты исследования технологической операции формовка, формирующей внутреннюю полость (полубобышку) в стенке цилиндрической заготовки. Необходимость применения данной операции возникает при изготовлении деталей машиностроения, представляющих собой компоненты корпусов, заглушки, крышки для различных электротехнических изделий и т.д. Исследование процесса деформирования осуществлялось при помощи конечно-элементного моделирования в программном комплексе QForm. Показано распределение полей среднего напряжения и интенсивности линейных деформаций, а также изменение силовых режимов операции в зависимости от различных радиусов закругления рабочих кромок инструмента. Приведены рекомендации по назначению технологических режимов и проектированию штампо-вой оснастки.
Ключевые слова: формовка, бобышка, напряжения, деформации, сила, трение.
Тонкостенные листовые конструкции получили широкое распространение в самых различных областях машиностроения, авиастроения, судостроения, приборостроения и других областей, к которым зачастую предъявляют повышенные эксплуатационно-прочностные свойства при обеспечении минимального веса, максимальной жесткости и прочности. Расширение технологических возможностей методов обработки металлов давлением, как наиболее эффективных, производительных и экономичных способов получения заготовок и изделий, является актуальной задачей современного инженера-технолога [1-6].
Рассмотрим возможность изготовления тонкостенной оболочки, представляющей собой цилиндрический колпачок и содержащий два и более внутренних углубления, предназначенных для компактного размещения крепежных элементов (рис. 1). Такие оболочки могут использоваться как компоненты корпусов, заглушки, крышки для различных электротехнических изделий (стартеры, генераторы, двигатели и т.д.).
Рис. 1. Образцы готовых изделий
Для получения внутренних полубобышек в стенке цилиндрической заготовки используется операция формовки [4]. Заготовкой служит цилиндрический стаканчик, полученный операцией вытяжка за одну или несколько операций с последующей подрезкой кромки изделия. Проведем конечно-элементное моделирование процесса формовки внутреннего углубления в заготовке из сплава АМг3 при нормальных условиях деформирования. Схема процесса приведена на рис. 2.
Деформирование проводилось на гидропрессовом оборудовании с номинальной силой 50 МН. Заготовкой являлся цилиндрический стакан диаметром 50 мм, высотой 20 мм, толщиной стенки 1 мм. Размеры полубобышки: диаметр 5 мм, глубина 6 мм. Радиусы скругления рабочих кромок на пуансоне и матрице варьировались в диапазоне 0,5.. .1,5 мм; коэффициент трения 0,15. Для упрощения процесса моделирования и сокращения времени расчета проводилось исследование деформирования только одной внутренней полости.
Особенностью штамповой оснастки является наличие кольцевого выступа на пуансоне, позволяющего предотвратить складкообразование в донной части изделия при формовке полубобышки.
На рис. 3 и 4 приведены схемы к оценке полей распределения средних напряжений и интенсивности линейной деформации в заготовке на конечной стадии деформирования соответственно при различных радиусах скругления на инструменте.
Технологии и машины обработки давлением
Рис. 2. Расчетная схема операции формовка: 1 - пуансон; 2 - матрица; 3 - заготовка
100 - о
вдо 1000
а б в
Рис. 3. К оценке распределения средних напряжений в заготовке при различных радиусах скругления кромок на инструменте: а -1,5 мм; б -1 мм; в -0,5 мм
а б в
Рис. 4. К оценке распределения накопленной деформации в заготовке при различным радиусах скругления кромок на инструменте: а -1,5 мм; б - 1 мм; в -0,5 мм
Картины распределения полей среднего напряжения показывают, что уменьшение радиусов скругления на инструменте с 1,5 мм до 0,5 мм приводит к росту как сжимающих, так и растягивающих напряжений на 25...30%, причем сжимающие напряжения превышают растягивающие в 2,5...3 раза по своей абсолютной величине. При тех же условиях изменения технологических параметров наблюдается увеличение накопленной деформации в материале заготовки на 10.15%.
На рис. 5 приведен график изменения технологической силы на инструменте от его относительного перемещения и изменения радиусов скругления рабочих кромок.
Рис. 5. Технологическая сила на пуансоне при различных радиусах скругления рабочих кромок инструмента: 1 -1,5 мм; 2 -1 мм; 3 - 0,5 мм
Исследование силовых режимов при формировании внутренней полубобышки операцией формовка показало, что увеличение радиусов скругления рабочих кромок инструмента с 0,5 до 1,5 мм приводит к снижению технологической силы операции на 30.35%. Основной рост технологической силы происходит на завершающей стадии формовки.
Список литературы
1. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / Под ред. В.А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева. Кишинев: Universitas, 1993. 240 с.
2. Ковка и штамповка: Справочник: в 4 т. Т.4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.
3. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
4. Справочник конструктора штампов: Листовая штамповка / Под общ. ред. Л.И. Рудмана. М.: Машиностроение, 1988. 496 с.
5. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.
6. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
Романов Павел Витальевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
FORMING OF THE INTERNAL HALF-BOTTOM IN THE WALL OF A CYLINDRICAL BLANK
P.V. Romanov
One of the main tasks facing modern mechanical engineering is the development of economical and high-performance production of high-quality thin-walled parts, especially complex shapes. Also of great importance is the improvement of existing and the development of new processes for stamping parts from a sheet. The paper presents some results of the study of the technological operation molding, which forms an internal cavity (half-boss) in the wall of a cylindrical billet. The need for this operation arises in the manufacture of mechanical engineering parts, which are components of cases, plugs, covers for various electrical products, etc. The study of the deformation process was carried out using finite element modeling in the QForm software package. The distribution of medium stress fields and the intensity of linear deformations, as well as the change in the power modes of the operation depending on the various radii of the working edges of the tool, are shown. Recommendations on the appointment of technological regimes and the design of die equipment are given. Key words: molding, boss, stresses, deformations, force, friction.
Romanov Pavel Vitalyevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State
University
