Этапы методики определения параметров интенсификации процессов вытяжки-отбортовки осесимметричных деталей

УДК 621.071

ЭТАПЫ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ВЫТЯЖКИ-ОТБОРТОВКИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Ю.А. Титов, В.Н. Кокорин, О.Г. Морозов, М.А.Храмов

Представлены этапы методики определения параметров процесса вытяжки-отбортовки с учётом управляющих факторов, позволяющих интенсифицировать процесс и увеличить коэффициент использования металла при сохранении способности отвечать эксплуатационным требованиям изготавливаемых деталей.

Ключевые слова: управляющие факторы, коэффициент использования металла, прижим, торцевое поджатие, вытяжка-отбортовка.

Традиционная технология изготовления полых осесимметричных деталей с отверстием в донной части, включает следующие основные технологические операции: вырубка заготовки, вытяжка, пробивка отверстия в донной части. Недостаток таких технологий - низкий коэффициент использования металла (КИМ). Существенно увеличить КИМ позволяет изготовление полых осесимметричных деталей с отверстием в донной части вытяжкой, совмещённой с отбортовкой из плоской кольцевой заготовки с предварительно пробитым отверстием, диаметр которого меньше диаметра отверстия в дне готовой детали.

Анализ патентного поиска при изучении вопросов, связанных с интенсификацией процесса изготовления осесимметричных деталей с отверстием в донной части за счет управляющих факторов, выявил ряд способов их реализации путем уменьшения растягивающих тангенциальных напряжений и создания сжимающих радиальных напряжений. В работах [1 - 4] представлены экспериментальные данные, позволяющие сделать вывод, что такими факторами являются торцевое поджатие кромки отверстия и прижим фланца.

Рассмотрим условия осуществления процесса вытяжки, совмещенной с отбортовкой, с обязательным наличием неполной отбортовки, действием прижимов и торцового поджатия (управляющие факторы), при которых достигается требуемая форма детали (рис. 1).

В соответствии с экспериментальными данными были построены графики зависимости влияния силы торцевого поджатия на формообразование в процессе вытяжки, совмещенной с отбортовкой (рис. 2.) и влияния прижима фланца (рис. 3).

Анализ графика позволил сделать следующие вывод, что при определенных соотношениях геометрических параметров детали и инструмента влияние силы торцевого поджатия, обеспечивающего изменение ёк на 25 %, может быть использовано в качестве управляющего фактора, позволяющего заранее задавать преимущественный вид деформирования.

Рис. 1. Схема процесса вытяжки-отбортовки

•п 10

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

I

/У / 1

4 / / / / / / / /

/2 / I~У / / / /

у/

...........-г -О •г

0.03 0.06 0.09 0.12 ев ->

0.15

Рис. 2. Относительные изменения диаметра отверстия и фланца £П при еытяжке-отбортоеке: кривые 1, 2, 3, 4 соответствуют QТП = 0, 20, 40 и 60 кН

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

з/ 2

1//

0.03

0.06 вБ

0.09 -»

0.12

0.15

Рис. 3. Относительные изменения диаметра отверстия и фланца при вытяжке-отбортовке: кривые 1, 2, 3 цпр = 1,0; 2,0 и 3,0 МПа

Анализ графиков, представленных на рис. 3 и построенных по экспериментальным данным, показал, что:

1. увеличение удельного усилия прижима фланца с 1 до 2 МПа увеличивает относительное изменение диаметра отверстия еа с 0,38 до 0,52 (до 14 %) при е0 = 0,145.

2. увеличение удельного усилия прижима до 3 МПа (то есть на 50 %, превышающих рекомендуемое значение, препятствующее гофрооб-разованию при вытяжке) значительно (до 18 %) повышает формообразование детали за счет донной части заготовки, что делает операцию отбортов-ки преимущественным видом деформирования.

При изготовлении деталей типа тела вращения с отверстием в донной части за счет управляющих факторов (торцевое поджатие кромки отверстия, прижим фланца) предлагаем следующие этапы методики определения параметров интенсификации процессов вытяжки-отбортовки осе-симметричных деталей.

1. Рассчитать меридианальные напряжения:

Ор - напряжение в донной части;

о в - напряжение во фланцевой части.

2. Определить соотношение напряжений и преимущественный вид деформаций:

для определения преимущественного вида деформирования необходимо из двух напряжений выбрать минимальное:

169

—dom-A-d.

Gp = mm |Gp max, Gp max].

Если Gp < Gd , преимущественным видом деформации является от-бортовка.

Если Gp > gd , преимущественным видом деформации является вытяжка.

Если Gp = gd , происходят совмещенные вытяжка и отбортовка,

процесс нестабилен.

3. Определить необходимость влияния на формообразование.

Для увеличения КИМ за счет уменьшения диаметра заготовки необходимо задействовать в процессе деформирования донную часть заготовки, прилегающую к отверстию. Возможны следующие технические решения:

1) при Gp < Gd необходимо частично задействовать фланцевую

часть заготовки за счет:

а) прижима донной части заготовки;

б) прижима цилиндрической части полуфабриката;

2) при Gp > Gd необходимо интенсифицировать деформацию донной части заготовки:

а) увеличить прижим фланца (ступенчато или плавно);

б) увеличить силу торцевого поджатия кромковой части заготовки.

4. Определить необходимые значения торцевого поджатия или усилия прижима [1].

Экспериментальные исследования показывают, что воздействие управляющих факторов на процесс вытяжки-отбортовки позволяет увеличить КИМ на 10...15 %.

Список литературы

1. Титов А.Ю. Интенсификация процессов вытяжки-отбортовки осе-симметричных деталей с отверстием в донной части: дис. ... канд. техн. наук. Ульяновск, 2011. 156 с.

2. Титов А.Ю., Филимонов В.И. Теоретическая модель вытяжки-отбортовки с радиальной раздачей отверстия // Современные проблемы проектирования, производства и эксплуатации радиотехнических систем: сб. трудов. Ульяновск: УлГТУ, 2011. С. 241 - 246.

3. Титов А.Ю., Титов Ю.А. Способы управления процессом вытяжки - отбортовки // УлГТУ НТК «Вузовская наука в современных условиях». Ульяновск, 2008. С. 42.

4. Титов А.Ю., Круглов П.Ю. Исследование процесса вытяжки, совмещенной с отбортовкой, при получении цилиндрических деталей с отверстием в дне // IV Всероссийская НТК «Студенческая весна - 2011: Машиностроительные технологии» / МГТУ им. Н.Э Баумана. М.: МГТУ, 2011. С. 34 - 38.

Титов Юрий Алексеевич, канд. техн. наук, доц., vnkokorin@,mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет,

Кокорин Валерий Николаевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, vnkokorin@mail.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет,

Морозов Олег Игоревич, ассист., olmorozov-rabota@yandex.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет,

Храмов Максим Анатольевич, студент, hramowmaksim@yandex.ru, Россия, Ульяновск, Ульяновский государственный технический университет

STAGES OF THE METHOD OF DETERMINING PARAMETERS OF INTENSIFICATION OF THE PROCESSES OF EXHAUST-LOCKING OF AXISMMETRIC DETAILS

Yu.A. Titov, V.N. Kokorin, O.I. Morozov, M.A. Hramow

The article presents the steps in the procedure for determining the parameters of the flanging-flanging process, taking into account the control factors allowing to intensify the process and increase the metal utilization factor while maintaining the ability to meet the operational requirements of the parts being manufactured.

Key words: control factors, coefficient of metal use, clamping, end-press, exhaust-

flanging

Titov Yuri Alekseevich, candidate of technical sciences, docent, vnkokorin@,mail.ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University,

Kokorin Valeriy Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, vnkokorin@,mail. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University,

Morozov Oleg Igorevich, assistant, olmorozov-rabota@yandex. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University,

Hramov Maxim Anatolyevich, student, hramowmaksim@yandex. ru, Russia, Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University