CC BY
1
Для второго перехода вытяжки максимальные силы деформирования близки по величинам к первому переходу. Конические матрицы позволяют уменьшить силы деформирования на 15.. .20 % по сравнению с радиальными.
Таким образом на базе моделирования было установлено влияние рабочего профиля матрицы на силы деформирования. Построены графики зависимости силы от коэффициента вытяжки для матриц с радиальной и конической заходными поверхностями. Установлено что для рассматриваемой геометрии заготовок наилучшей является коническая геометрия рабочего профиля матрицы.
Список литературы
1. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант. 1997. 331 с.
3. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. М.: Машиностроение, 1986. 136 с.
4. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: Машиностроение, 1998. 446 с.
5. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.
Герасимова ольга Михаййловна, канд техн. наук, доцент, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Грязева Елена Дмитриевна, канд. физ-мат. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Хрычев Иван Сергеевич, студент, [email protected]. Россия, Тула, Тульский государственный университет MULTI-OPERATION EXTRACTION OF RECTANGULAR BOXES O.M. Gerasimova, E.D. Gryazeva, I.S. Khrychev
Drawing rectangular box products requires careful selection of the workpiece to ensure the required geometry and exclude the possibility of destruction of the material. In addition, when drawing relative to the overall parts, the deformation forces are significant, which should be taken into account when selecting equipment. In view of this, I use the complex for CAE calculations, modeling of the extraction of a profile blank was performed to obtain a rectangular part in two transitions. The evaluation ofpower modes and stresses in the part was performed. The influence of the working profile of the matrix on the deformation forces is established.
Key words: drawing, rectangular boxes, force, tension, stamping.
Gerasimova olga Mikhailovna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gryazeva Elena Dmitrievna, candidate of physical and mathematical sciences, docent, Russia, Tula, Tula State
University,
Khrychev Ivan Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7.043
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-5-436-437
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШТАМПОВКИ ИЗДЕЛИЯ С ФЛАНЦЕВОЙ ЧАСТЬЮ
С.Д. Шеховцов
Статья раскрывает важность анализа температуры в процессах штамповки металлических деталей, подчеркивая ее влияние на пластичность материала, сопротивление деформации и конечные свойства изделия. В работе подробно описывается процесс листовой штамповки детали с фланцем. Данная статья посвящена исследованию влияния температуры инструмента на процесс листовой штамповки детали с фланцем. В работе рассматриваются два температурных режима: при комнатной температуре и при повышенной температуре инструмента. Исследование проводится с использованием компьютерного моделирования в программе QForm, что позволяет сравнить процесс штамповки при двух разных температурных режимах. Основное внимание уделяется анализу силы формоизменения и интенсивности деформаций в заготовке. Приводятся графики сил формоизменения и проводится их анализ, далее исследуется интенсивности деформаций в заготовке. Делаются выводы о том, как влияет температура инструмента на процесс штамповки.
Ключевые слова: технологическая сила, вытяжка, температура, фланцевая часть, компьютерное моделирование, обработка металлов давлением, штамповка.
Температура играет важную роль в процессах штамповки металлических деталей, значительно влияя на пластичность материала, его сопротивление деформированию и конечные свойства изделия [1-3]. При повышении температуры улучшается его пластичность и снижается сопротивление деформации, что позволяет осуществлять более сложные операции штамповки и получать детали той формы, что трудно получить иными способами [4-5].
436
Технологии и машины обработки давлением
Температура также влияет на структуру и свойства металла после штамповки. При горячей штамповке происходит рекристаллизация, что приводит к формированию равноосной мелкозернистой структуры. При холодной штамповке происходит наклеп металла, что повышает его прочность, но снижает пластичность [6]. Выбор температурного режима штамповки зависит от многих факторов, включая тип материала, сложность формы детали, требования к точности размеров и качеству поверхности, а также экономические соображения. Правильный выбор температуры позволяет оптимизировать процесс штамповки, снизить затраты на производство и улучшить качество готовых изделий.
Листовая штамповка детали с фланцем — это широко распространенный процесс обработки металла, используемый для производства различных компонентов в автомобильной, аэрокосмической и других отраслях промышленности [7]. Этот метод позволяет создавать сложные формы из плоского листового металла. Процесс штамповки детали с фланцем начинается с подготовки заготовки из листового металла. Затем заготовка помещается в штамп, включающий матрицу и пуансон. Матрица представляет собой нижнюю часть штампа с углублением, соответствующим форме детали, а пуансон - верхнюю часть, которая вдавливает металл в матрицу.
При штамповке детали с фланцем особое внимание уделяется формированию фланца - плоского выступающего края вокруг основной части детали.
Процесс получения изделия может включать несколько этапов:
1. Вытяжка: формирование основной формы детали путем вытягивания металла в полость матрицы.
2. Обрезка: удаление излишков металла по краям детали для получения точных размеров фланца.
3. Калибровка: финальная операция для достижения требуемой точности размеров и формы.
Как правило, процесс вытяжки происходит при высокой частоте ходов ползуна пресса, что обеспечивает высокую производительность, но и создает большие нагрузки на инструмент, в том числе может увеличиваться температура формообразующего инструмента. Что в свою очередь может сказаться на температуре заготовки и в конечном счете на механических характеристиках детали. Поэтому в данной работе оцениваются и сравниваются две разные ситуации, первая из которых заключается в том, что инструмент и заготовка соответствует комнатной температуре, а именно 20°С. Вторая предполагает увеличение температуры инструмента до 400°С в результате действия сил трения после продолжительной работы. Данные условия моделируются при вытяжке в программе QForm [8-10]. И первое самое важное, что необходимо исследовать - усилие формоизменения, на рисунке 1 приведен соответствующий график.
20 градусов - 400 градусов
Рис. 1. График силы при разной температуре инструмента
График показывает зависимость силы штамповки (в кН) от перемещения инструмента (в мм) при двух разных температурах инструмента: 20 градусов и 400 градусов. При температуре 20 градусов сила штамповки значительно выше по сравнению с 400 градусами на всём диапазоне перемещения. Высокая температура инструмента (400 градусов) значительно снижает требуемую силу штамповки, что может указывать на улучшение пластичности материала или уменьшение его сопротивления.
Далее проведен анализ интенсивности деформаций в заготовке (рис. 2).
Рис. 2. Интенсивность деформаций
Для случаев, рассматриваемых в данной работе интенсивность деформаций в заготовке одинакова. В нижней центральной части детали интенсивность деформаций возрастает и представлена жёлтым и оранжевым цветом, показывая интенсивности в диапазоне от 0,90 до 1,30. Самая большая интенсивность деформаций наблюдается в некоторых участках нижней части детали - здесь она достигает максимальных значений, вплоть до 1,90.
Высокая температура инструмента (400 градусов) существенно снижает требуемую силу штамповки, что, увеличивает энергоэффективность процесса и снижает силу формоизменения.
Список литературы
1. Ковка и штамповка: справочник. М.: Машиностроение, 1986. Т. 2. Горячая штамповка / под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с.
2. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.
3. Гасанов А.И. Компьютерное моделирование процесса выдавливания // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 2. С. 294-296. EDN AOMQYR.
4. Семёнов Е.И., Кондратенко В.Г., Ляпунов Н.И. Технология и оборудование ковки и объемной штамповки. М.: Машиностроение, 1978. 311 с.
5. Никифоров А.Д. Современные проблемы науки в области технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 2006. 392 с.
6. Яковлев С.С. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под общ. ред. С. С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. Москва: Машиностроение, 2010. 732 с.
7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022682820 Российская Федерация. Программа для определения технологических параметров операции отбортовки: № 2022681911: заявл. 16.11.2022: опубл. 28.11.2022 / А.А. Пасынков, С.С. Яковлев, И.В. Гребенщиков, И.С. Хрычев; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тульский государственный университет». EDN QRVMLI.
8. 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.
9. 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.
10. QForm 2D/3D Программа для моделирования процессов обработки металлов давлением Версия VX. Часть 2. Руководство пользователя. «КванторФорм», 2018. 431 с.
Шеховцов Сергей Давидович, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Пасынков Андрей Александрович, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPUTER SIMULATION OF STAMPING OF A PRODUCT WITH A FLANGED PART
S.D. Shekhovtcov
The article reveals the importance of temperature analysis in the processes of stamping metal parts, emphasizing its influence on the ductility of the material, deformation resistance and final properties of the product. The paper describes in detail the process of sheet stamping of a part with a flange. This article is devoted to the study of the influence of tool temperature on the process of sheet stamping of a part with a flange. The paper considers two temperature conditions: at room temperature and at elevated tool temperature. The study is carried out using computer modeling in the QForm program, which allows you to compare the stamping process under two different temperature conditions. The main attention is paid to the analysis of the force of shape change and the intensity of deformations in the workpiece. Graphs of the forces of shape change are given and their analysis is carried out, then the intensity of deformations in the workpiece is investigated. Conclusions are drawn about how the temperature of the tool affects the stamping process.
Key words: technological force, extraction, temperature, flange part, computer modeling, metal forming, stamping.
Shekhovtcov Sergey Davidovich, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Pasynkov Andrey Alexandrovich, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
