CC BY
29
УДК. 621.7, 539.3
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ И ОТБОРТОВКИ В КОЛЬЦЕВУЮ МАТРИЦУ С ПОЛУЧЕНИЕМ ДЕТАЛИ ТИПА «ПОЛУТОР»
С ЦИЛИН ДРИЧЕСКИМИ СТЕНКАМИ
В. Д. Кухарь, А.Н. Пасько, О. А. Екимова
Рассматривается напряженно-деформированное состояние и силовые параметры процесса.
Ключевые слова: вытяжка, отбортовка,кольцевая матрица.
Ранее исследовался комбинированный процесс вытяжки и отбор-товки с получение детали типа «полутор» полусферического профиля [1]. Продолжим данное исследование, для этого рассмотрим получение детали типа «полутор» с цилиндрическими стенками (рис. 1).
Рассмотрим деформирование кольцевой заготовки тех же размеров, но с меньшими внешними и внутренними диаметрами пуансона Эп и ^ и матрицы Эм и йм. Начальное положение заготовки отцентрировано соответственно инструменту, расчетная схема операции аналогичная предыдущей (рис. 2.3). Геометрические параметры инструмента представлены на рис. 2.3. числовые значения, которых следующие: Оп=216мм, йп=184мм, Ь=20мм, Ом=221,2мм, йм=178,8мм.
I
Рис. 1 Деталь типа «полутор» с цилиндрическими стенками
Если для первой детали коэффициент вытяжки составлял Квых=Вм/Бз=0,96, а коэффициент отбортовки Кохб=ём/ёз=1,09, то в этом случае значение этих коэффициентов будет следующее Квыт=0,94, Котб=1,07
Накопленная деформация в меридиональном сечении за весь процесс нагружения показана на рис. 2. Ее максимальные значения локализуются при переходе криволинейной части в цилиндрическую стенку и составляют 0,1 - 0,15. При этом распределение пластической деформации еуу
(рис.3) повторяет картину предыдущего формоизменения [1]. Однако на внешнем диаметре изделия (рис. 3) реализуются сжимающие деформации на 2% и на внутреннем диаметре на 1% больше, чем при Квыт= 0,96.
Рис. 2. Накопленная пластическая деформация в меридиональном сечении полутора
•0.0002
Рис. 3. Пластическая деформация еуу в меридиональном
сечении полутора
Среднее напряжение, оно же гидростатическое давление, в процессе нагружения неравномерно распределено по меридиональному сечению заготовки на всех этапах ее формоизменения, что показано на рисунке 4. Растягивающие напряжения наблюдаются на внутренней части заготовки, сжимающие на внешней. Максимальные показатели наблюдаются при начале формоизменения, однако на завершающем этапе оно становиться относительно однородным по всему объему.
370
90 80
а
0.02
в
Рис. 4. Среднее напряжение в меридиональном сечении полутора в процессе нагружения (МПа): а - начальный этап; б - развитие процесса; в - остановка процесса
Рис. 5 Характерные точки в меридиональном сечении полутора
Аналогично предыдущему случаю рассмотрим более подробно напряженно-деформированное состояние кромок внутреннего и внешнего диаметров полутора, точка №1 находится на внутреннем диаметре готового изделия, точка №2 - на внешнем (рис. 5).
0.16 0.14 0.12 0.1 О. О в 0.06 0.04 0.02
• • • • • •
у • • •
•
У\ і *
Г " • .и я * / •
/ • / •
Ж • / • ж * * і \ •
Г» •
%
1/с
0.01
0.02
І с
а
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
О
■ ■ Й • • V •
• ■ ■ • • • 7 ............1.. 1 1 -
* ■ I ...... 1-
\
X
\
\
• і
Чі
1/с
14
12
10
5
6
4
0.01
о. о:
й с
б
Рис. 6 Показатели деформированного состояния:
1- накопленная степень деформации, 2 - интенсивность скоростей деформаций; а - в точке №1; б - в точке №2
На кромке внутреннего радиуса полутора накопленная степень деформации выше, чем на кромке внешнего радиуса, соответственно в первой она составляет - 0,1, а во второй точке - 0,09, на завершающем этапе формообразования. Аналогично и интенсивность скоростей деформаций в точке №1 выше и достигает значения 8 1\с.
<7,
МП»
210
100
190
1X0
1~0
160
1— ! 1
/ \ ’ /. > ...... с *
\ 1 1
} 1
* 1 ? : ■ »
с
\Шн
00
40
20
О
-го
-40
о
0.01
0.02
Г. ?
а
б
Рис. 7 Показатели напряженного состояния:
1 - интенсивность напряжений; 2 - среднее напряжение; а - в точке №1; б - в точке №2
Интенсивность напряжений достигает своего максимального значения в первой точке 210 МПа во второй 205 МПа при завершении формообразования.
Среднее напряжение в первой точке является растягивающим. Максимальное значение, которого составляет 70МПа. Во второй точке оно является сжимающим, не превышая значения -60МПа. Следовательно, на внешнем радиусе полутора вероятность разрушения заготовки отсутствует, а на внутреннем радиусе полутора из - за положительного значения среднего напряжения возможно возникновение разрушения заготовки.
Р,
мн
0.08
0.04
0.01
О 5 10 15 20 А, лш
Рис. 8. Силовые параметры процесса, зависимость усилия от рабочего хода пуансона
Из графика (рис.8) усилие путь, что для реализации процесса требуется технологическая сила порядка 0,08МПа, что в 2 раза больше чем при получении детали типа «полутор» без цилиндрических стенок.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-08-97514.
Список литературы
1. Кухарь В. Д., Бойко О.А. Исследование процесса вытяжки детали «стакан» с помощью программы QForm 2D/3D // Вестник ТулГУ. Сер. Актуальные вопросы механики. Тула; ТулГУ, 2012. Вып. 8. С. 29-35.
2. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
3. 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.
Кухарь Владимир Денисович, д-р техн. наук, проф., проректор, (4872) 35-18-32, Vladimir. I).Kucharatsu. tula. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пасько Алексей Николаевич, д-р техн. наук, доц., (4872) 35-18-32,
aleksey.n.pasko a.mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Екимова Оксана Анатольевна, асп., (4872) 35-18-32, Boyko-OAayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE ORETICAL RESEARCH OF THE COMBINED PROCESS OF THE DRA WING AND FLANGING IN THE RING MA TRIX WITH RECEIVING THE DETAIL LIKE ”POL UTOR ”
WITH CYLINDRICAL WALLS
V.D. Kuchar, A.N. Pasko, O.A. Ekimova
Discusses the stress-strain state and power parameters of the process.
Key words: kitchen, flanging,ring matrix.
Kukhar Vladimir Denisovich, doctor of technical sciences, professor, prorector, (4872) 35-18-32, Vladimir.P.Kuchar atsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Pasko Aleksej Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, (4872) 35-18-32, aleksey. n.pasko a.mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Ekimova Oksana Anatolevna, post graduate, (4872) 35-18-32, Boyko-
OA ayandex. ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 621.787.4
ПРИМЕНЕНИЕ НОВОЙ МЕРЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЯБ К ИНЖЕНЕРНОМУ РАСЧЕТУ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСНОГО ЛОКАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ (ДЕФОРМИРОВАНИЯ)
С.Ю. Радченко, Дорохов Д.О., И.М. Грядунов
В статье рассмотрен вопрос применения новой меры деформации RD для расчета деформированного состояния материала. Приведена методика инженерного расчета деформации для сложного многоциклового процесса обработки металлов давлением. Дано сравнение расчетных данных, полученных с помощью описанной методики и применения меры деформации RD с экспериментальными данными.
Ключевые слова: осесимметричные изделия; комплексное локальное деформирование; упрочнение; мера деформации; параметр Одквиста.
При возрастающих требованиях к несущей способности деталей машин и качеству их поверхностного слоя проблемы упрочнения также актуальны. Из всех способов упрочнения не только поверхностей, но и всего или части объема наиболее востребованными и перспективными являются методы обработки металлов давлением [1-3]. Они хорошо изучены и применяются для широкого класса деталей. Одним из наиболее перспективных методов упрочнения деталей является технология, предложенная авторским коллективом данной работы, - комплексная локальная деформация (нагружение), по сути представляющая собой сочетание глобального и локального нагружений.
В данных процессах, цель которых упрочнение, глобальная составляющая реализуется с помощью роликовой матрицы и не деформируемых участков заготовки [4]. Математически роль данной компоненты процесса состоит в увеличении шарового тензора деформации. Локальная деформация, заключающаяся во внедрении ролика в тело заготовки и его движении по некоторой траектории, что делает процесс похожим на технологию об-
