CC BY
1
УДК 621.7.043
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-38-42
ШТАМПОВАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РИФЛЕНИЯ
В.Д. Кухарь, С.С. Яковлев
Разработка экспериментальной штамповой оснасти является сложной задачей, которая подразумевает учет множества различных факторов. В данной работе приводится описание, схемы, особенности и конструктивные решения экспериментальной штамповой оснастки, которую планируется в дальнейшем задействовать для проведения опытов по рифлению внутренней поверхности цилиндрической оболочки. В качестве технологии рифления было выбрано рифление инструментом ограниченной длины с возможностью его осевого вращения. Также приводятся технические характеристики деталей штамповой оснастки.
Ключевые слова: рифление, оснастка, штамп, проектирование, цилиндрическая заготовка, сетка рифлей.
Операции обработки металлов давлением являются сложными технологическими процессами, исследовать которые необходимо не только теоретически, но и экспериментально. Так операция рифления требует всестороннего комплексного анализа, что обусловлено не только малоизученностью операции, но и ввиду сложности процесса необходимо подтверждение теоретических данных экспериментами.
На данный момент теоретические исследования некоторых методов рифления (рис. 1) представлены довольно широко [1-3]. В том числе анализ некоторых факторов и параметров рифления инструментом ограниченной длины, при котором реализуется локальная пластическая деформация, были исследованы авторами ранее [4,5]. Поэтому следующим шагом является сравнение экспериментальных и аналитически полученных данных, а также дальнейшие исследования с учетом новой информации.
Однако для проведения экспериментальных работ необходимо спроектировать штам-повую оснастку и изготовить ее. В настоящей работе описан процесс создания экспериментального штампа, его основные характеристики и особенности. Спроектированная оснастка представлена на рис. 2 и 3.
Как и в теоретических исследованиях методом конечных элементов в программах QFORM и DEFORM в экспериментах будет анализироваться процесс получения рифлей на цилиндрической оболочке диаметром 117,8 мм и толщиной стенки 3,55 мм. Поэтому вся конструкция штампа должна подразумевать использование заготовок этого диаметра. Согласно технологии, заготовка должна устанавливаться в корпус (контейнер) 2 для того, чтобы в процессе деформирования не происходило увеличение диаметра полуфабриката. Корпус крепится на нижней плите 1 с помощью винтов 21.
Данная технология подразумевает, что рабочая оправка 7 осуществляет вращение вокруг своей оси под воздействием создаваемого формоизменением крутящего момента. Для этого она устанавливается на инструментальный стержень 8, который ввинчивается в подпятник 11. В свою очередь подпятник устанавливается на подшипниках 18 и 19. Такая конструкция
38
обеспечивает поворот инструмента при нанесении рифлей. Подшипники устанавливаются в хвостовик и закрепляются крышкой хвостовика 10, что не дает конструкции развалиться при обратном ходе. Хвостовик закрепляется в ползуне пресса. Рабочая оправка крепится при помощи крышки, что позволяет остаться ей в заданной позиции при обратном ходе и съеме заготовки.
Рис. 2. Верхняя часть экспериментального штампа
Рис. 3. Нижняя часть экспериментального штампа
Заготовка 13 устанавливается на выталкиватель 4, что обеспечивает возможность прохождения всей внутренней поверхности цилиндрической оболочки. Для съема заготовки с оправки при обратном ходе предусмотрены упоры 5.
Стоит отметить, что возможно рифление при вращении рабочей оправки под воздействием формоизменения, а также при принудительном ее вращении. Для определения влияния этого фактора на силу и качество получаемого изделия в штампе предусмотрена съемная направляющая колонка 3 (рис. 4). Что позволяет провести эксперименты как с принудительным вращением, так и без него за счет возможности съема и установки колонки. При этом колонка закрепляется к нижней плите резьбовым соединением и для предотвращения самопроизвольно-
го вывинчивания стопорится шпонкой 14. Однако для того, чтобы принудительное вращение работало предусмотрены направляющие выступы 9, которые при рабочем ходе пресса попадают в пазы колонки и обеспечивают вращение верхней части устройства.
Основной целью эксперимента является получение данных о влиянии формы заходной части выступов рабочей оправки на технологическую силу, качество получаемого изделия и др. Эти данные являются очень важными для оценки протекающего процесса [6-10]. Однако не только эти данные представляют интерес. Помимо этого, также необходимо исследование глубины внедрения выступов оправки в заготовку, что делает рифли разной глубины, что также влияет на перечисленные выше характеристики операции. Поэтому были также разработаны рабочие оправки, у которых отличается высота выступов. Также для формирования сетки рифлей предусмотрены рабочие оправки со встречным углом подъема.
Рис. 4. Твердотельные модели деталей штампов: а - рабочая оправка,
б - колонка напревающая
Материал инструмента очень важен для того, чтобы избежать его поломок, разрушения и т.п. При этом некоторые детали, которые не несут значительной нагрузки или не участвуют в формоизменении допустимо делать из более дешевых сплавов с меньшим количеством углерода, в то время как, например, рабочую оправку следует изготавливать из высококачественной инструментальной стали. Так в качестве материала рабочей оправки, упоров, колонок, направляющих выступов была выбрана сталь У12А, другие элементы, например корпус, хвостовик, выталкиватель, крышка, стержень изготавливаются из более дешевой стали 45.
Таким образом была спроектирована штамповая оснастка для проведения экспериментальных работ по нанесению рифлей на внутренней поверхности оболочки, которая позволит оценить различные факторы, такие как глубина внедрения выступов, форма заходной части выступов на технологическую силу, форму получаемых рифлей и качество поверхностей, что является одними из самых важных характеристик операций ОМД.
Работа выполнена в рамках гранта ректора Тульского государственного университета для поддержки молодых ученых № 8926ГРР.
Список литературы
1. Митин О.Н., Иванов Ю.А. Математические модели силовых режимы операций редуцирования и съема заготовки при изготовлении изделий с внутренним рифлением // Кузнеч-но-штамповочное производство. 2013. № 11. С. 42-45.
2. Митин О.Н., Иванов Ю.А. Теоретические и экспериментальные исследования силовых режимов операций редуцирования профильным пуансоном трубных заготовок через коническую матрицу // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 6. С. 327-337.
3. Кухарь В.Д., Киреева А.Е. Влияние редуцирования на напряженно-деформированное состояние материала стальных осесимметричных изделий с внутренними спиральными рифлениями // Черные металлы. 2020. № 3. С. 48-52.
4. Формирование ромбовидной сетки рифлей на цилиндрических оболочках: монография / В.А. Коротков, В.Д. Кухарь, С.Н. Ларин, В.И. Трегу-бов, С.С. Яковлев // под ред. д-ра техн. наук В.Д. Кухаря. Тула: Изд-во ТулГУ, 2021. 145 с.
5. Кухарь В.Д., Яковлев С.С. Инновационные методы нанесения сетки рифлей на внутренней поверхности оболочек // Стратегическое развитие инновационного потенциала отраслей, комплексов и организаций: сборник статей IX Международной научно-практической конференции. Пенза: РИО ПГАУ, 2021. С. 57-58.
6. Ларин С.Н. Исследование характера течения материала и сил совмещенного процесса изотермического обжима с набором утолщений на торцах трубных заготовок // Сборник: Проблемы машиноведения. Материалы V Международной научно-технической конференции. Омск, 2021. С. 258-263.
7. Самсонов Н.А., Ларин С.Н. Влияние степени деформации и размеров заготовок на процесс вытяжки с подталкиванием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 5. С. 110-113.
8. Пасынков А.А., Яковлев Б.С., Трегубов В.И. Анализ влияние угла конусности на изотермический обжим трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. № 10. С. 436-440.
9. Пасынков А.А., Яковлев Б.С. Горячий обжим крупногабаритных трубных заготовок // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 12 (126). С. 7-11.
10. Бессмертная Ю.В., Яковлев Б.С. Исследование силовых режимов изотермической вытяжки низких коробчатых деталей из овальных анизотропных заготовок // Вестник машиностроения. 2017. № 5. С. 78-83.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Яковлев Сергей Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
DIE EQUIPMENT FOR THE IMPLEMENTATION OF THE PROCESS OF GOLUGING
V.D. Kukhar, S.S. Yakovlev
The development of experimental die equipment is a complex process that involves taking into account many different factors. This paper provides a description, diagrams, features and design solutions of the experimental die tooling, which is planned to be used in the ^ future to conduct experiments on the corrugation of the inner surface of a cylindrical shell. As a corrugation technology, corrugation with a tool of limited length with the possibility of its axial rotation was chosen. The technical characteristics of die tooling parts are also given.
Key words: corrugation, tooling, stamp, design, cylindrical billet, corrugated mesh.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yakovlev Sergey Sergeevich, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
