Вытяжка квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу

Таким образом, реализация процесса осадки квадратной и шестигранной заготовки с целью получения круглой заготовки возможно только при использовании оборудования с очень большим номинальным усилием, что с практической точки зрения является не целесообразным.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ №10-08-97527-р_центр_а.

Список литературы

1. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1979. 520 с.

2. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки. М., Машиностроение, 1989.

V.D. Kuchar, O.A. Boyko

SEDIMENT SQUARE AND HEXAGON OF THE WORKPIECE IN A CIRCULAR MATRIX

The study ofprecipitation square and hexagonal piece into a round cavity.

Key words: sediment polygonal blanks in a circular matrix.

Получено 28.09.12

УДК. 621.7, 539.3

В.Д. Кухарь, д-р техн. наук, проф., проректор,

ВЫТЯЖКА КВАДРАТНОЙ ЗАГОТОВКИ В ЦИЛИНДРИЧЕСКУЮ МАТРИЦУ

Проведено исследование вытяжки квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу.

Ключевые слова: вытяжка, квадратная заготовка, осадка.

Для получения цилиндрических изделий в большинстве случаев в качестве заготовки используется кружок, вырубленный из полосы или ленты, который в дальнейшем подвергают вытяжке. Однако использование кружка в качестве заготовки приводит к повышенному расходу металла.

В целях экономии металла используют квадратную или шестигранную заготовки. Рассмотрим процесс вытяжки без утонения квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу.

Моделирование процесса осуществлялось методом конечных эле-

ментов с помощью программного комплекса QForm 2D/3D [1].

Исследовался процесс вытяжки квадратной заготовки из стали 08кп [2], со стороной квадрата а=55 мм, толщиной Н=2,9 мм в кольцевую матрицу диаметром В=40,15 мм.

Последовательность деформирования квадратной заготовки и прес л

вращение ее в цилиндрический колпачок представлена на рис. 1.

Очевидно, что процесс формоизменения является существенно неоднородным, что приводит к возникновению неровного края стенки получаемого стакана.

Так как заготовка симметрична, то для анализа процесса было проведено исследование процесса вытяжки на примере секторной заготовки 450 показанный на рис.3.

Рассматривалась два расположения сектора относительно системы координат, в первом случае сечение по центру впадины заготовки совпадает с плоскостью Х7 , а во втором случае сечение по выступу совпадает с плоскостью Х2 (рис.3). Это связано с тем, что в процессе расчета система координат XYZ остается неподвижной в пространстве во время деформирования, а выбранные таки образом сечения заготовки в течении всего процесса деформирования будут находиться в плоскости XZ.

Рис. 1. Деформирование квадратного образца

Впади

Выступ

Рис. 2. Меридиональное сечение

В связи с этим о деформированном состоянии заготовки в процессе формоизменения будем судить по величине деформации гуу и величине накопленной пластической деформации. Распределение этих деформаций на различных этапах нагружения приведено на рис.4 и рис.5.

Анализ полученных результатов показывает, что наибольшие степени деформации до 125% реализуются в области впадины. Деформации в сечении выступа значительно меньше, причем наибольшие значения достигаются на высоте соответствующей высоте впадины, а наименьшие значения в верхней части выступа. Из этого следует, что угловые участки квадратной заготовки деформируются практически как жесткое целое.

Распределение компонент деформаций по сечениям показано на рисунках 3-5.

а б

Рис. 3. Пластическая деформация £уу : а - впадина; б - выступ

а б

Рис. 4. Накопленная пластическая деформация: а - впадина; б -выступ

Для дальнейших операций вытяжки необходимо выровнять край полученного полуфабриката. Это можно достичь двумя способами: 1)провести обрезку неровного края, что приведет к снижению экономии металла от использования квадратных заготовок; 2)провести осадку корончатого венца полуфабриката до получения ровного края, что минимально сократит отход металла при обрезке.

Рассмотрим реализацию второго способа. Прежде чем перейти к предлагаемой операции осадки корончатого венца, необходимо проделать высокий отжиг, при котором исходные свойства металла полностью восстановятся. Режим отжига для стали 08кп принимаем следующий: температура нагрева 760-7800С, время выдержки 20-40 мин., охлаждение на воздухе [2].

Этапы осадки выступов корончатого венца заготовки показаны на

рис. 6.

Рис. 5. Осадка «коронки»

Поэтапную оценку деформированного состояния проведем аналогично в двух сечениях, как это было рассмотрено при вытяжке.

Накопленная деформации и 8уу в дух сечениях на различных этапах нагружения представлены на рис.6-7.

Анализ поэтапных результатов формоизменения при осадке показал, что неровность края устраняется за счет перераспределением металла выступов. При этом в области впадины возникают сжимающие деформации в окружном направлении заготовки (вуу). По мере осадки выступов в верхней части сечения впадины возникают растягивающие деформации.

В сечении выступа втечении всего процесса нагружения имеют место растягивающие деформации, которые непрерывно возрастают и достигают максимального значения при полной осадке.

а б

Рис. 6. Пластическая деформация £уу: а - впадина; б -выступ

а б

Рис. 7. Накопленная пластическая деформация: а - впадина; б - выступ

Анализ накопленной деформации в этих сечениях за весь процесс нагружения показан на рис.7. Ее значения в сечении выступа значительно превышают величины деформаций в области впадины. При этом гидростатическое давление во всем объеме заготовки является сжимающим, что позволяет прогнозировать отсутствие разрушения заготовки в процессе осадки. Однако анализ картины формоизменения (рис. 7) показал, что на заключительной стадии процесса осадки в области впадины происходит возникновение утяжины в области впадины, что приводит к нарушению сплошности заготовки в верхней ее части. Поэтому дальнейшее формоизменение данного полуфабриката без обрезки верхней части заготовки невозможно, что так же приведет к снижению коэффициента использования материала.

Распределение деформаций по осям показывает, что при осадке выравнивание верхнего края полуфабриката происходит за счет деформирования выступов (рис. 5).

Однако при течении металла уровень впадины остается неизменным и поэтому накапливается значительная деформация (рис. 7) выступов, в результате чего происходит складкообразование в стенках стакана.

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ №10-08-97527-р_центр_а.

Список литературы

1. Биба Н.В., Стебунов С.А. «QForm 5.0 - программный инструмент для повышения эффективности производства в обработке металлов давлением». 2008.

2. Кухарь В.Д., Бойко О.А. Осадка квадратной и шестигранной заготовки в круговую матрицу.//Известия ТулГУ. Технические науки. Тула; Издательство ТулГУ, 2012. Вып.10. С. 260-267.

3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Ма-

шиностроение. Ленингр. отд-ние. 1979. 520 с. V.D. Kuchar, O.A. Boyko

EXTRACTOR HOOD OF SQUARE BILLET IN THE CYLINDRICAL MATRIX The study of extraction of square billets in a cylindrical matrix matrix. Key words: extractor hood, square billet, draught.

Получено 28.09.12

УДК 621.311

О.А. Ерзин, канд. техн. наук, (4872) 35-18-50, erzin79@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ),

Е.С. Господынько, магистр, 9207420099, medvedov.net@mail.ru

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОПЕРАЦИИ

В статье представлена энергетическая модель технологической системы являющаяся основой методики оценки эффективности технологических операций, позволяющей определять нужное количество материальных и энергетических ресурсов.

Ключевые слова: энергоэффективность, технологическая система, методики оценки эффективности.

Известные методы оценки эффективности технологических операций, как правило, носят организационно-экономический характер, что влечет за собой чрезмерные обобщения и уход от их физической сущности, происходящих явлений. Они не позволяют вскрыть технические аспекты той или иной проблемы и наметить пути её решения [1, 2, 3].

В модели гибкого автоматизированного участка [4] сделана попытка учесть все особенности технологических процессов, материальных потоков и специфики производства в натуральных категориях. Полученное описание системы отличается громоздкостью, трудно подвергается анализу и не дает возможности сформировать единый подход к различным иерархическим уровням технологической системы ТС. Известны методы моделирования, рассматривающие материальные и энергетические потоки через их расходы и наборы физико-химических и качественных показателей [10]. В результате возрастает размерность моделей до 500...1500 переменных, каждая из которых может иметь свой критерий оценки. Хотя и отмечается, что наибольший удельный вес приходится на параметры и связи производственной структуры и технической системы, но не предусматривается возможность их вариации в процессе изменения условий функционирования и управления. Это ограничивает область возможных

273