Вторая операция формообразования цилиндрического стакана из квадратной заготовки

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

V.D. Kuchar, O.A. Boyko

EXTRACTOR HOOD HEX WORKPIECE IN THE CYLINDRICAL MATRIX Conducted a study of the extraction of hex workpiece in the cylindrical matrix. Key words: hexagonal workpiece, the sediment.

Получено 20.11.12

УДК. 621.7, 539.3

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

ВТОРАЯ ОПЕРАЦИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СТАКАНА ИЗ КВАДРАТНОЙ ЗАГОТОВКИ

Проведено исследование второй операции формообразования цилиндрического стакана из квадратной заготовки.

Ключевые слова: квадратная заготовка, выдавливание.

При вытяжке квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу у вытянутого полуфабриката образуется неровный край по высоте, с выступами и впадинами. Для получения ровного верхнего края стенок стакана было предложено произвести осадку выступов [1]. Однако в ходе процесса осадки образуется брак - происходит складкообразование в стенках стакана в зоне впадин, что не позволяет использовать полученную заготовку для дальнейших операций вытяжки.

Для исключения указанных недостатков предлагается использовать операцию прямого выдавливания совместно с операцией вытяжки с целью получения цилиндрического полуфабриката меньшего диаметра и большей высоты с ровным краем [2].

Моделирование осуществлялось методом конечных элементов с помощью программного комплекса QForm 2D/3D [3].

Рассмотрим данную операцию применительно к полуфабрикату, полученному при первой вытяжки из квадратной заготовки [1].

Для достижения однородности свойств материала в заготовке проведем межоперационный высокий отжиг [1]. Схема процесса показана на рис. 1.

2

Рис. 1. Схема процесса выдавливания: 1-пуансон, 2-матрица, 3-заготовка

Ступенчатый пуансон 1, имеет два цилиндрических участка, соединенных конусной поверхностью. Причем меньший цилиндрический участок имеет диаметр, равный внутреннему диаметру стакана в готовом изделии. Наибольший цилиндрический участок соответствует внешнему диаметру заготовки «стакан». Матрица 2, зеркально повторяет геометрию пуансона.

В начальной стадии процесса при движении пуансона вниз осуществляется операция вытяжки. В момент, когда донная часть детали сформирована, одновременно с процессом вытяжки начинается прямое выдавливание. На заключительной части процесса реализуется только прямое выдавливание. В результате данной операции получается цилиндрическая заготовка с фланцем, которая имеет ровный край. Этапы процесса формоизменения показаны на рис. 2.

Рассматривалось два расположения сектора относительно системы координат, в первом случае сечение по центру впадины заготовки совпадает с плоскостью XZ , а во втором случае сечение по выступу совпадает с плоскостью XZ (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. 2. Этапы деформирования

Распределение компонент деформации в сечениях выступа и впадины показано на рис. 3 - 5.

а б

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

68

а

б

Рис. 4. Пластическая деформация еуу а - впадина; б - выступ

а

б

Рис. 5. Пластическая деформация ег1: а - впадина; б - выступ

Анализ пластических деформаций ехх показал, что в процессе формирования стенки, растягивающие деформации переходят в сжимающие, значения которых не превышает - 0,5.

а б

Рис. 6. Накопленная пластическая деформация а - впадина; б - выступ

а б

Рис. 7. Среднее напряжение а - впадина; б - выступ

Разность между окружными деформациями в сечении впадины и выступа незначительна, следовательно, можно считать, что в направлении оси Y-Y деформированное состояние однородно. Аналогичная картина наблюдается и в направлении оси цилиндра. Так же распределение накопленной деформации по сечениям аналогичны, расхождение в значениях не превышает 10% .

Таким образом деформационное состояние на всем объеме получаемого стакана однородное.

Гидростатическое давление во всем объеме заготовки в течение всего процесса является сжимающим, что позволяет прогнозировать отсутствие разрушения заготовки в процессе осадки. Кроме того, в отличие от процесса осадки венца квадратной заготовки [1] в данном случае никаких нарушений сплошности заготовки в процессе не наблюдается.

Следовательно, полученный полуфабрикат может использоваться для дальнейших технологических операций, как обычная заготовка в виде стакана.

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

Список литературы

1.Кухарь В.Д. Бойко О.А. Вытяжка квадратной заготовки в цилиндрическую матрицу // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула; Издательство ТулГУ, 2012. В.10. С. 267-273.

2.Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л: Машиностроение, 1979. 520 с.

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

V.D. Kuchar, O.A. Boyko

THE SECOND OPERATION FORMATION OF A CYLINDRICAL GLASS OF SQUARE BILLET

Conducted a study of the second operation shaping cups of square billet.

Key words: square billet, extrusion.

Получено 20.11.12