Оптимизация рабочего инструмента для прямого выдавливания заготовок из латуни и алюминия Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.777

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ПРЯМОГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ЛАТУНИ И АЛЮМИНИЯ

П.В. Крутиков, К.О. Поцелуев, Д.М. Тесаков

Рассматриваются варианты оптимизации геометрии рабочего инструмента с целью проведения многофакторного эксперимента для процесса прямого выдавливания заготовок из латуни и алюминия.

Ключевые слова: ступенчатый пуансон, многофакторный эксперимент, стесненное деформирование, алюминиевый сплав.

В ходе исследования процесса прямого выдавливания нескольких заготовок на разрывной машине INSTRON с использованием универсальной штамповой оснастки для прямого выдавливания, включающей в себя возможность использования сменных матриц (рис. 1) и пуансонов с различными геометрическими параметрами, было обнаружено, что использование пуансонов с исходной конструкцией (рис. 2) приводит к потере устойчивости и последующему разрушению оснастки в случае использования в качестве материала для заготовок алюминия или латуни. Важно, что разрушение инструмента возникало сразу в ходе первой операции деформирования во время проведения испытаний на разрывной машине.

Рис. 1. Матрицы для прямого выдавливания с различными диаметрами рабочей полости, позволяющие проводить натурный эксперимент на разрывной машине

ТЖТЯОМ

Рис. 2. Конструкция нижнего пуансона для прямого выдавливания заготовок, применяемая в экспериментальной штамповой оснастке

Отметим, что исходными заготовками являлись оловянные, алюминиевые и латунные прутки диаметром 8 мм, которые затем нарезались на цилиндрические заготовки нужной высоты (рис. 3), при использовании оловянного прутка проблем со стойкостью инструмента в ходе деформирования не возникало, были получены зависимости силы деформирования от хода инструмента (рис. 4), а так же другие данные, позволившие составить математическую модель исследуемого процесса[1,2].

Рис. 3. Латунные заготовки из прутка диаметра 8мм и высотой

4, 8,12 мм

Образцы с 4 по 4

6000

5000

Образец №

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Перемещение [тт]

Рис. 4. Зависимость силы деформирования от хода инструмента для образца №4, полученная при проведении экспериментальных работ на разрывной машине Ш8ТЯОМ

Далее происходило сопоставление результатов натурного эксперимента с результатами моделирования аналогичной технологии выдавливания в программном комплексе Qform 3D. При дальнейшем проведении натурного эксперимента на разрывной машине INSTRON последующей замене материала заготовок на алюминий и латунь наблюдалось разрушение нижнего пуансона в ходе деформирования заготовок [3,4]. Установлено, что оно возникает из-за потери устойчивости ввиду большой высоты пуансона относительно его диаметра. На основании полученных данных было принято решение о корректировке формы нижних пуансонов с целью повышения жесткости конструкции. Предполагалось максимально увеличить диаметр нижней части пуан-

194

сонов до 14 мм (что позволяло не менять конструкцию существующего пуансонодер-жателя), однако, высота рабочей части инструмента должна составлять не менее 16 мм, что позволит получать необходимые данные при проведении статистического анализа исследуемого процесса выдавливания. По результатам расчетов, проведенных в про-грамном комплексе Qform 3Б, такая конструкция пуансонов позволит получать заготовки из более прочных материалов (алюминий, латунь, медь) без потери устойчивости и дальнейшего разрушения рабочего инструмента. Кроме того, стойкость инструмента при использовании пуансонов такой конфигурации повышается многократно, что так же является явным преимуществом [5]. По разработанным чертежам нового рабочего инструмента (рис. 5) была изготовлена партия пуансонов (рис. 6) для продолжения экспериментальных исследований с использованием алюминия и латуни в качестве материала для заготовок [6].

Рис. 5. Конструкция ступенчатого нижнего пуансона для прямого выдавливания

По результатам эксперимента планируется проведение регрессионного анализа процесса прямого выдавливания нескольких заготовок из различных материалов.

Список литературы

1. САПР SolidWorks. [Электронный ресурс] URL: www.solidworks.ru (дата обращения: 10.09.2018).

2. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.

3. Евдокимов А.К. Штампы для холодного выдавливания длинноосных стаканов. КШП, №11. М.: Машиностроение, 2008. С. 29 - 32.

4. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров. Пер. с англ. А.Г. Овчинников. М.: Машиностроение, 1979. 567 с.

5. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука, 1979.

774 с.

6. Романовский В.П. Справочник по холодной. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.

Крутиков Петр Валерьевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Поцелуев Константин Олегович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Тесаков Дмитрий Михайлович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

OPTIMIZATION OF THE WORKING TOOL FOR DIRECT EXTRACTING OF PLANTS

FROM BRASS AND AL UMINUM

P.V. Krutikov, K.O. Potceluev, D.M. Tesakov

We consider options for optimizing the geometry of the working tool in order to conduct a multivariate experiment for the process of direct extrusion of blanks from brass and aluminum.

Key words: step punch, multifactorial experiment, constrained deformation, aluminum alloy.

Krutikov Pyotr Valeryevich, postgraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University,

Potceluev Konstantin Olegovich, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University,

Dmitry Mikhailovich Tesakov, master, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula state University