CC BY
32
или же изначально будет нерегулярной, что встречается на практике, то такой подход будет вносить ошибку в расчеты.
Для устранения этого недостатка, предлагается модификация методики расчета, дающая уточненный результат при любых конфигурациях сети, благодаря вычислению вклада интенсивности сдвиговых деформаций в узле через реальные значения углов элемента, при надлежащего узлу, а именно, учитывать значения углов после искажения се тки. Соответственно: для узла А
н Р,Н, ^ + р3Н, ^ + р.Н^р„Н„
Р, + р, + Рд + Р4 + Ра + Рг,
для узла В
для узла С
н -MktMk МР. :
Нс =
р,н,+р„нв+р7н7
Р,+Рв+Р7
где Р,, Р3, 04, Р.. (Зь, - углы между сторонами
треугольных элементов координатной сетки деформируемого тела в узле, являющимся общим для этих элементов.
На основании описанной методики составлен алгоритм и написана программа на языке С + + для вычисления интенсивности деформации. На рис. 2 представлен вид искажённой координатной сетки, полученный при прямом осесимметричном выдавливании в конический зазор цилиндрической заготовки, а также тоновые отображения полей распределения интенсивности деформации и изолинии, полученные по результатам вычислений с учетом вклада, опреде*
ляемого величиной углов, между сторонами треугольного элемента, принадлежащих данному узлу. Результаты расчетов отражают усредненную обобщенную деформацию внутри каждого элемента, аппроксимированную между его узлами, для углов недеформиро-ванной (рис. 2а) и деформированной (рис. 26) координатной сетки.
Отметим возможность других вариантов учета по вкладу интенсивности деформации элемента, например, по средним значениям углов до искажения сети и после ее искажения.
Библиографический список
1. Евстнфеев В.В., Требин В.В. Использование метода аппроксимации перемещений для изучения деформированного состояния осесимметричных поковок. -Омск.: ОмПИ. ->992. -9с.— Деп. в ВИНИТИ 14.09.92. №2776 В92.
2. Корн. Г.. Корн Т. Справочник по математике. - М.: Наука. - 1977.-831с.
ЛЕКСУТОВ Илья Сергеевич, аспирант кафедры « Машины и технология обработки металлов давлением» Омского государственного технического университета.
АЛЕКСАНДРОВ Александр Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструкционные материалы и специальные технологии» (КМиСТ) Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.
ЕВСТИФЕЕВ Владислав Викторович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой КМиСТ Сибирской государственной автомобильнодорожной академии.
Статья поступила в редакцию 14.03.07 г.
© И. С. Лсксутов, А. А. Александров, В. В. Евстнфеев
УДК 621.01(06)
И. в. МЛРКЕЧКО В. В. ГРЯЗНОВ Е. Н. МЕРКУШЕВ
Омский государственный технический университет
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Рассмотрены схемы и способы деформирования трубных заготовок, определяемые объемом выпуска изделий и эксплуатационными требованиями к ним. Рассмотрены конструктивные особенности штамповой оснастки. Описаны технологические процессы формоизменения.
Значительное количество изделий авто- и трак торостроения, машиностроительного профиля, теплоэнергетики, строительной промышленности и, конечно. трубопроводного транспорта содержат в своем составе полые (трубчатые) детали. Широкое использова-
ние этих деталей обусловлено, как способностью передавать различные среды на расстояния (прямое эксплуатационное свойство, реализуемое в трубопроводном транспорте), так и высокой жесткостью и прочностью трубчатых деталей при минимальной массе.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ В1СТНИК * 2 <М> 2007 МАШИНОСТУОіНИЕ И MAIllHHOBtACHMt
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
«до
і 1 ЛЯГ Ї
о
Ї? ак£ 7
Контуры
покоЬки исхоЗнои трубы посііє токорнои обработки
Рис. 1. Технологические переходы и схема ттамповон оснастки: а - контуры заготовки, покоикн н детали «Втулка» после токарной обработки; б - исходное и конечное рабочие положения деформирующего инструмента
Использование трубных заготовок при производстве полых изделий позволяет реализовать ряд преимуществ. Во-первых, это снижение норм расхода металла связанное с возможностью назначения минимальных припусков на последующую механическую доработку штампованных полуфабрикатов. Во-вторых, энергосбережение и повышенная стойкость инструмента, связанные со щадящим энергосиловым режимом процесса деформирования. В-третьих, снижение трудоёмкости процесса изготовления связанное с сокращением числа переходов штамповки.
Выбор схемы и способа деформирования трубных заготовок при переработке их в изделия зависят от формы последних, программы выпуска и наличия соответствующего оборудования у производителя. Определенный опыт решения подобных задач накоплен на кафедре «Машины и технология обработки металлов давлением» Омского государственного технического университета.
Для получения заготовки «Втулка» сталь 10 (рис. 1 а), программа выпуска — несколько десятков штук в месяц, предложена схема раздачи вхолодную заготовок из стандар тной цельнотянутой трубы Ш 299012 длиной 125 мм (рис. 16) на универсальном гидравлическом прессе усилием 400 кН, имеющемся у заказчика. Выбор схемы раздачи обусловлен компактностью штамповой оснастки, так как последняя располагается внутри заготовки и отпадает необходимость введения деталей, охватывающих её. Особенностью предложенной оснастки является простота конструкции и отсутствие массивных термически обработанных деталей из инструментальной стали. Из инструментальной стали и термически обработанными деталями являются лишь зуб 2 пуансона раздачи и опорное кольцо 6 (рис. 16). Пуансон раздачи состоит из трёх дисков собранных на центральной в тулке, которая обеспечивает их соосность. Нижний диск 1 имеет коническую заходную поверхность и цилиндрический поясок для обеспечения исходной соосности деформирующего пуансона и трубной заготовки. Зуб 2 имеет две рабочие поверхности: коническую для раздачи и цилиндрическую калибрующую поверхность. Верхний диск 3 обеспечивает соосность всего комплекта дисков с толкателем 4, передающим усилие от ползуна пресса.
Сборный пуансон устанавливают на заготовку размещённую на опоре 6 с помощью П-образной рукоятки приваренной к верхнему диску 3 (левая часть рисунка 16). При совершении рабочего хода пуансон перемещается внутри трубной заготовки «на провал» (правая часть рисунка 16).
Иная схема деформирования предложена для изготовления полых колосников с клиновидной формой поперечного сечения (рис. 2а). Большая длина деталей (1500 мм) исключае т схему обжима с осевым приложением деформирующего усилия из-за отсутствия оборудования с большим ходом ползуна и соответствующей закрытой высотой штампового пространства. Поэтому предложена схема формовки круглых труб в щелевом штампе (рис. 26).
В качестве заготовок использованы горячетянутые трубы диаметром 57 мм длиной 1500 мм с толщиной стенки 3.5 мм. Формовку труб осуществляли на гидравлическом прессе ДО 438 усилием 4 ММ. Максимальное усилие формовки составляло не более 1,6 МН. По схеме (рис. 26) в процессе формоизменения трубы можно выделить следующие этапы. Сначала груба залавливается в клиновую полость матрицы, при этом формуется иижняя часть сечения, у которого образуются наклонные стенки сопряженные цилиндрической поверхностью с радиусом меньшим исходного радиуса трубы. В этот момент верхняя часть трубы и пуансон имеют контакт близкий к линейному. Так продолжается, пока труба не коснется дна матрицы. Далее идет изменение кривизны верхней части трубы до полного прилегания заготовки к пуансону. Процесс заканчивается калибровкой боковых радиусов и радиуса на дне. При этом на всем протяжении процесса происходит увеличение площади контакта боковой поверхности трубы и стенок матрицы.
Интенсивное перемещение заготовки относительно матрицы на первом этапе (вдавливание в клиповую полость) при значительных контактных напряжениях усугубленное наличием окалины на поверхности исходных заготовок приводит к образованию зади-ров на инструменте и рисок надеталях. Применение различных смазок желаемого результата не дает. Устранение этих дефектов возможно исключением взаимного перемещения деформируемой заготовки и матрицы. Это достигнуто введением дополнительного перехода формоизменения. Первый переход (рис. 2в) - плющение трубы плоскими плитами до высоты достаточной для загрузки деформированной заготовки в окончательную ма трицу с опорой на дно. Второй переход (рис. 2г) — формовка сплющеной трубы в окончательном инструменте. Ввод дополнительного перехода штамповки позволил исключить образование задиров и снизить усилие формовки с 1,6 МН при однопереходной штамповке и до 1,1 МН при двухпереходной.
Небольшая программа выпуска деталей диктует необходимость упрощения пггамиовой оснастки. Та-
aI
Рис. 2. Схема формовки колосниковой трубы клиновидной формы: а - эскиз сечения колосниковой трубы; б - однопереходный процесс формовки трубы; в - первый переход двухпереходного процесса (плющение); г - второй переход
Рис. 3. Схема формовки оправки для изготовления пустотелых железобетонных плит: а - эскиз детали; б - инструмент в исходном положении; в - конечное положение инструмента
кая ситуация сложилась при изготовлении оправок, используемых при производстве пустотелых железобетонных плит в строительстве (рис. 3).
Данную деталь предложено получать из сварной трубной заготовки 0139x4,5x980 растяжкой клино-вым инструментом, введенным внутрь её. Инструмент состоит из нескольких клиновых деталей. Комплект инструмента вводится во внутрь цилиндрической заготовки (исходноеположение, рис. 36). Деформирующее усилие прикладывается к инструменту через деформируемую заготовку (рис. Зв). Верхний клин 3 перемещается вертикально вниз раздвигая левый 1 и правый 2 клинья в горизонтальном направлении. Процесс деформирования заканчивают при достижении заданной высоты изделия (94 мм). Клинья снабжены калёными шлифованными пластинами 4 д\я исключения задиров на подвижных контактных поверхностях инструмента.
Предлагаемые технологии внедрены на предприятиях г. Омска. Качество получаемых изделий хоро-
шее и отвечает заданным эксплуатационным требованиям. Изделия апробированы, а технологии их изготовления могут быть рекомендованы ДЛЯ ИЗГОТОВЛв-ния подобных деталей различных типоразмеров в строительной индустрии, в теплоэнергетике и других отраслях промышленности.
МАРКЕЧКО Игорь Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением».
ГРЯЗНОВ Владимир Васильевич, кандидаттехничес-ких наук, доцент кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением».
МЕРКУШЕВ Евгений Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машины и технология обрабо тки металлов давлением», заместитель первого проректора.
Статья поступила в редакцию 10.04.07 г.
© И. В. Маркечко, В. В. Гряз ноп, Е. Н. Мерку шов
Книжная полка
Шестаков, Н. А.
Моделирование процессов обработки металлов давлением в программном комплексе FORMING: учеб. пособие / Н. А. Шестаков, А. В. Власов. - М.: МГИУ, 2006. - 100 с. - ISBN 5-276-00788-8.
Показаны правила работы с программным комплексом Forming на этапах задания исходных данных, расчета и обработки полученных результатов, приведены современные методы аппроксимации реологических свойств металлов и справочные данные, являющиеся основой для выполнения индивидуальных заданий. £
Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Машиностроительные технологии и обору- £
дование», «Машины и технология обработки металлов давлением», может быть использовано при выполнении курсовых и дипломных проектов и работ.
Рекомендовано УМО вузов по университетскому политехническому образованию.
