CC BY
55
УДК 539.374; 621.983
ОЦЕНКА СИЛОВЫХ РЕЖИМОВ ОПЕРАЦИИ РЕДУЦИРОВАНИЯ ПРОФИЛЬНЫМ ПУАНСОНОМ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ ЧЕРЕЗ
КОНИЧЕСКУЮ МАТРИЦУ
О.Н. Митин, Ю.А. Иванов
Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований силовых режимов операции редуцирования профильным пуансоном трубной заготовки через коническую матрицу. Выполнен сравнительный анализ силовых режимов полученных теоретическим и экспериментальным путем при изготовлении деталей с внутренним рифлением.
Ключевые слова: силовые режимы, редуцирование, заготовка, штамповка, матрица, пуансон, сила деформирования.
Для изготовления изделия с внутренними рифлениями (рис. 1) требуется осуществить последовательно четыре операции: редуцирование цилиндрического стакана через коническую матрицу рифленым пуансоном с левыми рифлями; съем полуфабриката с пуансона; редуцирование полученного полуфабриката через коническую матрицу рифленым пуансоном с правыми рифлями и съем полученного изделия с пуансона.
Рис. 1. Цилиндрический стакан с рифлениями в разрезе
Теоретические исследования силовых режимов и напряженно-деформированного состояния возникающего в полуфабрикате в процессе реализации каждой операции подробно отражены в работах [1 - 4].
Для оценки достоверности полученных теоретических результатов с помощью программного комплекса QForm 2D/3D был проведен комплекс экспериментальных исследований, результаты которых приведены ниже.
В качестве исходной заготовки была выбрана труба 127х12 из стали 10 (ГОСТ 1050-88) (рис. 2).
Рис. 2. Исходная заготовка
Штамповка заготовки проводилась за две операции - нанесение левых рифлей на первой операции, нанесение правых рифлей на второй с последующим съемом на каждой операции. Для проведения работ был спроектирован и изготовлен штамповый инструмент. Штамповка производилась на гидравлическом рамном вытяжном прессе ПА7834 (рис. 3), который предназначен для холодной глубокой вытяжки полых деталей: усилие пресса 250 тс, наибольший ход ползуна 2500 мм, закрытая высота пресса (наименьшая) 900 мм, максимальный ход выталкивателя 1300 мм.
Измерение силы в течение процесса штамповки проводилось с помощью измерительной станция MGC+. На рабочую поверхность пуансона наклеивались тензорезисторы КФ5П1-10-200 в количестве 8 штук.
Рис. 3. Пресс с экспериментальной наладкой
62
Перед штамповкой заготовку фосфатировали, а штамповый инструмент смазывался индустриальным маслом.
Процесс формирования рифлей на внутренней поверхности оболочек происходил в несколько условных этапов
1. Заготовка стоит в матрице, а пуансон с легким натягом внедряется в заготовку. При этом заготовка остается неподвижной.
2. При достижении торца пуансона внутреннего буртика в донной части заготовки начинается совместное движение пуансона и заготовки через рабочую поверхность матрицы (операция редуцирования). На данном этапе формируются внутренние рифли одного направления.
3. После завершения операции редуцирования отштампованная заготовка вместе с пуансон полностью выходила через матрицу в обратном направлении и упиралась в съемник.
4. На конечном этапе происходило снятие заготовки с пуансона, при этом заготовка оставалась неподвижной, а пуансон выкручивался из нее.
На каждом этапе формирования рифлей на внутренней поверхности заготовки фиксировалось усилие процесса.
После первой операции высота полуфабриката составляла 725730 мм.
Перед второй операции полуфабрикат подрезался на высоту 660 мм и фосфатировался без промежуточного отжига. Вторая операция выполнялся по той же схеме.
Изменение силы процесса в течение каждой из операций показано на рис. 4 - 7 кривыми 1. Здесь же приведены теоретические результаты расчета этих процессов, полученные с помощью программного комплекса QForm 2D/3D, выполненных с теми же исходными данными, представленные кривыми 2.
р,
мн
2
—1_I_1—1_I_I_I_1_I_I_I_I_I_1_I_1_I_1_I_1_I_I_1
0,0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 й.-М-М
Рис. 4. Сила после первой операции редуцирования: 1 - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая
р,
мн
0,15
0.1
0,05
0,0
1 ■ 1 1 ■ 1 ■ 1
1
.-2
0,0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 й.лш
Рис. 5. Сила съема полуфабриката с рифленого пуансона с левыми рифлями : 1 - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая
р,
мн
0,15
0.1
0,05
0,0
! Г\Д N
«и
\ \
\ г2
/ 1_
0,0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 к.мм
Рис. 6. Сила после второй операции редуцирования: 1 - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая
Рис. 7. Сила съема изделия с рифленого пуансона с правыми рифлями: 1 - экспериментальная кривая; 2 - теоретическая кривая
Анализ полученных результатов показал, что расхождение составило при реализации процессов:
- на первой операции редуцирования 9 %;
- при съеме полуфабриката с рифленого пуансона с левыми рифлями 5 %;
- на второй операции редуцирования 11 %;
- при съеме изделия с рифленого пуансона с правыми рифлями 9 %.
Также было установлено, что сила деформирования на первой операции редуцирования выше в 2 раза, чем на второй операции редуцирования. Сила съема после первой операции редуцирования выше в 1,3 раза, чем после второй.
В результате можно сделать вывод, что выбранная расчетная схема процесса является достоверной.
Список литературы
1. Митин О.Н. Формирование винтовых рифтов на внутренней поверхности цилиндрического стакана // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 3. С. 548-552.
2. Митин О.Н., Кухарь В.Д., Киреева А.Е. Напряженно-деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана пуансоном с продольными пазами // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 11. С. 373-377.
3. Митин О.Н., Иванов Ю.А. Напряженно-деформированное состояние материала при редуцировании цилиндрического стакана пуансоном с рифлями // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 4. С. 111-116.
4.Митин О.Н., Иванов Ю.А. Моделирование процесса съема цилиндрической заготовки с пуансона после ее редуцирования в круговой матрице // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2013. Вып. 5. С. 15-23.
Митин Олег Николаевич, канд. техн. наук, докторант, [email protected], Россия, Тула, ОАО «НПО «СПЛАВ»,
Иванов Юрий Анатолиевич, асп, [email protected], ОАО «НПО «СПЛАВ»
EVALUATION OF POWER OPERATION MODE REDUCTION PROFILED PUNCH THROUGH THE CONICAL TUBE STOCK MATRIX
O.N. Mitin, Y.A. Ivanov 65
