МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ "ГОРЛОВИНА"

6. Яковлев С.С., Платонов В.И., Черняев А.В. Математическое моделирование операции изотермического обратного выдавливания анизотропных трубных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 1. С. 75-84.

Юрков Иван Владимирович, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF THE COMBINED EXTRUSION PROCESS

I.V. Yurkov

The results of computer simulation of the combined extrusion process are presented. Information was obtained on tool wear and component damage.

Key words: tool wear, damageability, parameters, pressure, temperature.

Yurkov Ivan Vladimirivich, undergraduate, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.77.01; 621.7.011

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ДЕТАЛИ «ГОРЛОВИНА»

А.В. Шивцова, Р.С. Благочиннов

В работе рассматриваются вопросы проектирования технологического процесса изготовления детали «горловина» с использованием заготовок различной конфигурации. Приведены расчеты силовых режимов, напряженного и деформированного состояния заготовок. Показаны преимущества и недостатки каждого из рассматриваемых способов формообразования.

Ключевые слова: сила, отбортовка, формовка, инструмент, заготовка, технологический процесс.

В различных областях машиностроения широкое применение находят цилиндрические изделия с переменным диаметром. Такие изделия могут являться элементами топливных баков, различных емкостей, переходников, кожухов и т.д. К ним могут предъявляться особые требования по разнотолщинности при работе в условиях высоких давлений, по удельной прочности и жесткости при эксплуатации изделий с высокими статическими и динамическими нагрузками. В зависимости от предъявляемых требований к готовому изделию, проектируется технологический процесс его изготовления [1-4].

Рассмотрим различные варианты технологических процессов изготовления детали «горловина», показанной на рис. 1.

Моделирование технологии получения детали проводилось на базе программного пакета QFORM 3D по двум вариантам. В качестве заготовок использовались:

по первому варианту круг диаметром 121 мм;

по второму варианту круг диаметром 121 мм с отверстием в центре диаметром

40 мм.

055

/12,5

Рис. 1. Эскиз детали «горловина»

Толщина заготовки - 1,5 мм, материал - Сталь 10, температура деформирования - 20 °С, оборудование - пресс гидравлический, коэффициент трения принимался равным 0,1.

б

а

Рис. 2. Схема формообразования: а - при использовании круглой заготовки

без отверстия; б - при использовании круглой заготовки с отверстием на первом переходе; в - при использовании круглой заготовки с отверстием

на втором переходе

Первый вариант технологического процесса реализуется за одну операцию с использованием круглой заготовки без отверстия. По данной технологии сначала осуществляется формовка плоской заготовки, с переходом к вытяжке донной части и от-бортовке верхней кромки. Для получения готового изделия, в соответствии с чертежом, необходимо осуществление операции отрезки или пробивки донной части полуфабриката.

Вторая технология изготовления детали «Горловина» реализуется из плоской заготовки с отверстием в центре. На первом переходе заготовку формуют с образованием конического участка, а также производится отбортовка верхней кромки. На втором переходе отбортовывается нижняя кромка с использованием той же матрицы. Как видно, преимуществ по количеству выполняемых операций и применения единиц оборудования для получения готовой детали такая схема деформирования не дает.

Рассмотрим распределение уровня интенсивности напряжений в заготовках (рис. 3) при формообразовании по двум вариантам технологических процессов.

Как видно из рис. 3, уровень интенсивности напряжений при штамповке изделия за одну операцию выше, чем при штамповке заготовки с предварительно подготовленным отверстием. Причем максимальный уровень напряжений сосредоточен, в основном, возле донной части полуфабриката, что может привести к потере устойчивости и отрыву дна.

в

Рис. 3. Интенсивность напряжений в заготовке: а — при использовании круглой заготовки без отверстия; б — при использовании круглой заготовки с отверстием на первом переходе; в — при использовании круглой заготовки с отверстием

на втором переходе

Распределение уровня накопленной деформации при деформировании заготовок без отверстия и с предварительно подготовленным отверстием показано на рис. 4.

Макс. 0.64 Мин. 0.01

в

Рис. 4. Накопленная деформация в заготовке: а — при использовании круглой заготовки без отверстия; б — при использовании круглой заготовки с отверстием на первом переходе; в — при использовании круглой заготовки с отверстием

на втором переходе

При анализе деформированного состояния заготовок видно, что при формообразовании заготовки за один переход, уровень накопленной деформации в конической части изделия выше, чем при штамповке заготовки с отверстием за два перехода. Это говорит о больших величинах утонения стенки заготовки за счет утяжки металла в отбортованные верхние и нижние элементы детали.

При формообразовании заготовки с отверстием за две операции, максимальный уровень накопленной деформации смещен из конической части к отбортовываемым участкам, с соответствующим утонением в этих областях.

Проведем оценку силовых режимов деформирования заготовок с отверстием и без отверстия. График силы операции в зависимости от относительного перемещения пуансона показан на рис. 5.

мн 1.6 1.4 1,2 1 0.8 0.6 0.4 0,2 0

0 0,2 0,4 0,6 0.8 h

Рис. 5. График силы операции в зависимости от относительного перемещения пуансона: 1 — при использовании круглой заготовки без отверстия;

2 — при использовании круглой заготовки с отверстием на первом переходе;

3 — при использовании круглой заготовки с отверстием на втором переходе

Анализ графических зависимостей показывает, что при формообразовании заготовки без отверстия уровень технологической силы более чем в 2 раза превышает силу, необходимую для штамповки заготовки с предварительно оформленным отверстием.

Выводы:

1. Проведенное моделирование двух разных технологий показало, что при штамповке заготовки без отверстия за один переход приводит к перераспределению металла в меридиональном направлении и утонению стенки в конической части. Поэтому при выборе той или иной технологии необходимо ориентироваться на допускаемую величину разнотолщинности по образующей стенки готового изделия.

2. Разбиение процесса на две операции приводит к снижению потребной технологической силы, но в то же время увеличивает парк используемого штамповочного оборудования.

Работа выполнена в рамках гранта НШ-2601.2020.8.

Список литературы

1. Ковка и штамповка: справочник. Т. 4. Листовая штамповка / под общ. ред. С.С. Яковлева; ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2010. 732 с.

2. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки / Гречников Ф.В., Дмитриев A.M., Кухарь В. Д. и др.; под общ. ред. А.Г. Овчинникова. М.: Машино-строение,1985. 184 с.

3. Малоотходная, ресурсосберегающая технология штамповки / под ред. В. А. Андрейченко, Л.Г. Юдина, С.П. Яковлева. Кишинев: Universitas, 1993. 240 с.

3 г—

Г 2

%

л >

4. Голенков В.А., Яковлев С.П., Головин С.А., Яковлев С.С., Кухарь В.Д. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов / под ред. В.А. Голенкова, С.П. Яковлева. М.: Машиностроение, 2009. 442 с.

Шивцова Анна Вячеславовна, студент, mpf-tula@,rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Благочиннов Роман Сергеевич, студент, mpf-tula arambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

MODELING OF THE MANUFACTURING PROCESS OF THE «NECK» PART

A.V. Shivtsova, R.S. Blagochinnov

The paper deals with the design of the technological process of manufacturing the «neck» pprt using blanns of vaaioos coofiguratioos. Calculations of force modes, stress and strain state of workpieces are given. The advantages and disadvantages of each of the considered methods of shaping are shown.

Key words: force, flanging, forming, tool, billet, technological process.

Shivtsova Anna Vyacheslavovna, student, mpf-tula@ rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University.

Blagochinnov Roman Sergeevich, student, mpf-tula@,rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.7.04

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ТИПА ВТУЛКА

С. С. Яковлев

В работе проводится анализ способов изготовления детали типа втулка. Выявляется оптимальный метод получения такого изделия. Приводится результаты комплексного анализа метода выдавливания, обеспечивающего получения детали типа втулка.

Ключевые слова: объемная штамповка, технология, втулка, напряжения, операция, деформации, сила.

В промышленности детали-втулки применяются очень часто и встречаются повсеместно в машиностроении, судостроении, аэрокосмической сфере. К таким деталям (рис. 1) зачастую предъявляются повышенные требования по качеству, что связано с высокими эксплуатационными нагрузками и высокой ответственностью таких изделий [1-3]. Поэтому выбор технологии изготовления и его обоснование является важной и актуальной задачей [4-6].

Такие детали можно выполнять несколькими способами:

1. Обработкой резанием из цельной цилиндрической заготовки.

2. Сварное соединение двух отдельных частей (цилиндрической трубной заготовки и основания).

3. Литье.

4. Методом выдавливания в разъемных матрицах.

572