CC BY
36
УДК. 621.7, 539.3
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ПЛОСКОЙ КРУГЛОЙ ЗАГОТОВКИ В КОЛЬЦЕВУЮ МАТРИЦУ С ПОЛУЧЕНИЕМ ДЕТАЛИ ТИПА «ПОЛУТОР» С П-ОБРАЗНЫМ ПРОФИЛЕМ В МЕРИДИОНАЛЬНОМ СЕЧЕНИИ
В. Д. Кухарь, А.Н. Пасько, О. А. Екимова
Рассматривается напряженно-деформированное состояние и силовые параметры процесса деформирования плоской круглой заготовки.
Ключевые слова: вытяжка, «полутор», кольцевая матрица П-образный профиль.
Продолжая исследование деформирования плоской круглой заготовки, рассмотрим последний вариант получения детали типа «полутор» с П-образным профилем в меридиональном сечении (рис. 1). Заготовку соответственно принимаем аналогичную предыдущему варианту нагружения [1].
I
Рис. 1. Деталь с П-образным профилем полуторовой части
С целью исключения складкообразования во внешнем крае заготовки, и поднятия ее от матрицы по внутренней части, применим жесткий прижим. Зазор между прижимом и матрицей устанавливаем минимально необходимый для данной толщины заготовки, не защемляющий заготовку, но и препятствующий образованию брака при данной операции.
Расчетная схема операции показана на рис.2.
Геометрические параметры инструмента представлены на рис. 3, числовые значения которых составляют: Dп=216мм, dп=184мм, R=4мм, Dм=221,2мм, dм=178,8мм.
Анализ полученных результатов по накопленной деформации показывает, что максимальная степень деформации находится в стенках полу-
Рис. 2. Расчетная схема процесса:
1 - пуансон, 2 - заготовка, 3 - матрица, 4,5 - прижимы
Оп
ІІП
< \
\1_
Ь
Ом
ёп
а
б
Рис. 3. Геометрические параметры процесса: а - пуансон; б - матрица
0.18
Рис. 4. Накопленная пластическая деформация в меридиональном сечении
348
Рис. 5. Пластическая деформация еуу в меридиональном сечении
Распределение пластических деформаций еуу в меридиональном сечении повторяет картину деформированного состояния предыдущего варианта схемы [2]. По всему сечению действуют сжимающие напряжения. На внешнем диаметре полутора деформации не превышают 5%, а на внутреннем 1%. Формообразование осуществляется операцией вытяжки.
!
Рис. 6. Среднее напряжение в меридиональном сечении (МПа)
Данные по среднему напряжению, оно же гидростатическое давление, показаны на рисунке 6. Во внешней стенке изделия находятся сжимающие напряжения, во внутренней - растягивающие, со значением от 60-до 100МПа. Таким образом, внутренняя стенка имеет более сложное напряженное состояние.
Аналогично предыдущим вариантам, рассмотрим напряженно-деформированное состояние в характерных точках более подробно, точка №1 находится на внутреннем диаметре готового изделия, точка №2 - на внешнем (рис. 7).
Накопленная степень деформаций в трассируемых точках максимальная из всех рассмотренных вариантах деформирования и имеет значение в первой - 0,4, во второй - 0,25.
Интенсивность скоростей деформирования близка к деформирова-
349
нию плоской кольцевой заготовки при аналогичном схеме нагружения.
Рис. 7Характерные точки в меридиональном сечении получаемого изделия
а
б
Рис. 8 Показатели деформированного состояния:
1 - накопленная степень деформации; 2 - интенсивность скоростей деформаций; а - в точке №1; б - в точке №2
Интенсивность напряжений, так же максимальная из всех рассмотренных вариантах деформирования и имеет значение в первой - 280МПа, во второй - 260МПа.
О;
МПа
300
260
220
130
; \
> |
: I
N
г 1
! :
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.0 1 с
а
о,
МПа,
140
100
60
20
О
-20
О,
б
Рис. 9. Показатели напряженного состояния:
1 - интенсивность напряжений; 2 - среднее напряжение; а - в точке №1; б - в точке №2
А так же и среднее напряжение, в первой точке является растягивающим и составляет 130МПа, а во второй - сжимающим и составляет -90МПа.
На графике нагрузки показана зависимость усилия от времени операции (рис. 10). Для реализации данной операции необходимо оборудование с номинальным усилием более 0.3МН.
Рис. 10. Силовые параметры процесса
Максимальное усилие реализуется, аналогично деформированию предыдущим схемам деформирования плоской заготовки и плоской кольцевой заготовки при аналогичной схеме нагружения, в момент, когда радиус скругления на кольцевом пуансоне пересечет рабочий поясок матрицы.
Таким образом, данная схема деформирования плоской кольцевой заготовки является наиболее сложной, из всех рассмотренных, с точки зрения напряженно-деформированного состояния и силовых параметров процесса.
Список литературы
1. Кухарь В. Д., Пасько А.Н., Екимова О.А. Теоретическое исследование комбинированного процесса вытяжки и отбортовки в кольцевую матрицу с получением детали типа “полутор” сферического профиля в меридиональном сечении // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула; ТулГУ, 2013. Вып. 9. С. 365 - 371.
2. Биба Н. А., Стебунов С. А. QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением // CAD/CAM/CAE Observer No 8 (44), 2008, ISSN 1407-7183.
3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, Boyko-OA @yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, доц., aleksey.n.pasko a mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Екимова Оксана Анатольевна, асп., Boyko-OAayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ORETICAL STUDY OF THE DEFORMATION OF A FLAT ROUND BILLETS IN A CIRCULAR MATRIX WITH OBTAINING THE PARTS OF THE TYPE «ПОЛУТОР» U-SHAPED PROFILE IN THE LONGITUDINAL SECTION
V.D. Kuchar, A.N. Pasko O.A. Ekimova
Discusses the stress-strain state and force parameters ofprocess of deformation of a flat round billet.
Key words: kitchen, «полутор» ring matrix u-shhpedprofile.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, Boyko-OA ayandex. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, aleksey. n.pasko@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ekimova Oksana Anatolevna, postgraduate, Bo yko-OA a yandex. ru, Russia, Tula, Tula state University
