Исследование влияния коэффициента трения на технологические возможности операции продольного обжима

УДК 621.7

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ

НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОПЕРАЦИИ ПРОДОЛЬНОГО ОБЖИМА

Е.О. Хрисанов, М.А. Сережкин, В.В. Ступников, Л.Х. Минязева

Рассмотрен технологический процесс продольного обжима на примере изготовления вкладыша шкворня. С использованием компьютерного моделирования в программном комплексе РЛМ-8ТЛМР исследовано влияние коэффициента трения между заготовкой и инструментом и относительной толщины заготовки на возникновение потери устойчивости при продольном обжиме. Определены диапазоны технологических параметров обжима без потери устойчивости.

Ключевые слова: продольный обжим, компьютерное моделирование, программный комплекс РЛМ-8ТЛМР.

Холодная штамповка в настоящее время получила широкое распространение в мелкосерийном производстве, в серийном производстве с неустойчивой, часто изменяемой конструкцией деталей и даже при изготовлении опытных изделий. Для расширения технологических возможностей операций ХЛШ возможно использование эластичных сред. В качестве эластичных сред используют полиуретан и силикон.

Например, традиционныеспособы восстановления работоспособности шкворневого узла автомобиля заключаются в замене вкладыша шкворня, что не всегда возможно осуществить в условиях отсутствия запасных частей. Операциями холодной листовой штамповки можно восстановить работоспособность шкворневого узла, путем получения вкладыша шкворня из листовой заготовки. Фотография вкладыша шкворня представлена на рис. 1.

Рис. 1. Вкладыш шкворня

Вкладыш шкворняв условиях отсутствия запасных частей изготавливают путем вытяжки из плоской заготовки стаканчика, и последующей операцией продольного обжима получают вкладыш шкворня. Схема технологической операции обжима представлена на рис. 2.

207

Пуансон для продольного обжима

вкладыша шкворня

В настоящее время для расчетов процессов обработки давлением широко используют методы компьютерного моделирования без применения физического эксперимента. Для моделирования процессов листовой штамповки использовался программный комплекс РЛМ-8ТЛМР.

Целью моделирования было определение влияния коэффициента трения на относительную толщину детали при которой возникает потеря устойчивости при продольном обжиме. Это необходимо для осуществления обоснованного выбора схемы продольного обжима: с использованием подпора или без него.

Исходными данными для моделирования являются:

1) трехмерные геометрические модели инструмента (рис. 3);

2) технологические параметры процесса: скорость движения инструмента, коэффициент трения;

3) форма, размер и материал заготовки.

В связи с тем, что моделируемая деталь симметрична в двух плоскостях, моделируется только «четверть» детали

Разработаны две группы оснастки: первая для моделирования операции вытяжки стаканчика (рис. 3, а), вторая для моделирования обжима полученного стаканчика в полусферу (рис. 3, б).

208

Для операции вытяжки были заданы следующие параметры: коэффициенты трения между заготовкой и инструментом: 0,12; скорость движения пуансона 0,5 м/мин; ход пуансона 15 мм; сила прижима заготовки 1250 Н, материал заготовки - медь М1.

а

б

Рис. 3. Модели пунсона, матрицы и прижима для моделирования: а - для моделирования операции вытяжки; б - для моделирования операции продольного обжима

Для операции обжима были заданы следующие параметры: коэффициент трения между заготовкой и инструментом: 0,01; 0,1; 0,2; скорость движения пуансона: 0,5 м/мин; ход пуансона 4 мм.

При моделировании варьировалась относительная толщина заготовки К, рассчитываемая по формуле

100^

К =

В

где 8 - толщина исходной заготовки; В — диаметр изготавливаемой детали.

В результате моделирования технологического процесса обжима в программном комплексе РЛМ-8ТЛМР, было определено, при какой относительной толщине заготовки (К) и коэффициенте трения между заготовкой и инструментом будет возникать потеря устойчивости. В случае попадания в левую часть графика (рис. 4) возможна потеря устойчивости, и необходимо предусмотреть меры по её ликвидации, например, осуществлять обжим с использованием эластичной среды. При попадании в правую часть графика потери устойчивости происходить не будут.

На рис. 5 показаны результаты моделирования продольного обжима в программном комплексе РЛМ-8ТЛМР.

0,25 0,5 0,625 0,75 0.875 1 1,25 1,5 1,75 2

Рис. 4. График испытаний на потерю устойчивости

Рис. 5. Результат моделирования в программном комплексе РАМ-8ТАМР: а - деталь, изготовленная без дефектов; б - деталь, имеющая гофры на поверхности

Вывод. Результаты исследования показали, что коэффициент трения между заготовкой и инструментом оказывает существенное влияние на относительную толщину детали при которой возникает потеря устойчивости. Так, при коэффициенте трения между заготовкой и инструментом

0,01, подпор необходимо использовать при относительной толщине заготовки менее 0,625; при коэффициенте трения 0,1 - при относительной толщине заготовки менее 0,75; при 0,2 - 0,875, это свидетельствует о том, что применение смазочных материалов, снижающих коэффициент трения позволяет расширить технологические возможности инструмента.

Перспективной работой в данном направлении является теоретическое описание влияния относительной толщины заготовки и коэффициента трения между заготовкой и инструментом на возникновение потери устойчивости при продольном обжиме.

Список литературы

1. Попов А.Е., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 479 с.

2. Мельников Э. Л. Холодная листовая штамповка днищ. М.: Машиностроение. 1976. 184 с.

3. Лавриненко В.Ю., Максименко А.Е., Тимофеев В.Н. Автоматизированное проектирование формоизменяющих операций листовой штамповки с использованием программ PRO/ENGINEERING и PAM-STAMP: Методические указания к выполнению курсовой работы «Математическое моделирование и САПР процессов и машин обработки металлов давлением». М.:МГИУ, 2010.

Хрисанов Евгений Олегович, студент, jeka20.08@mail.ru, Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана,

Сережкин Михаил Александрович, ассист., pehobatop@,gmail. com, Россия, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана,

Ступников Вадим Владимирович, ассист., vlastu@mail.ru, Россия, Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана,

Минязева Луиза Халисовна, ассист., miluiza@yandex.ru, Россия, Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана

INVESTIGA TION OF THE INFL UENCE OF FRICTION COEFFICIENT ON TECHNOLOGICAL OPPORTUNITIES OF LONGITUDINAL SURGERY OPERATION

E. O. Khrisanov, M.A. Serezhkin, V. V. Stupnikov, L.K. Miniseva

The technological process of longitudinal crimping is considered on the example of manufacturing the kingpin liner. Using the computer simulation in the PAM-STAMP software complex, the influence of the friction coefficient between the workpiece and the tool and the relative thickness of the workpiece on the occurrence of buckling loss during longitudinal crimping was investigated. The ranges of technological crimping parameters are determined without loss of stability.

Key words: longitudinal crimping, computer modeling, software complex PAM-

STAMP.

Khrisanov Evgeny Olegovich, student, ieka20.08@mail.ru, Russia, Moscow, MSTU N.E. Bauman,

Serezhkin Mikhail Alexandrovich, assistant, pehobatop@gmail. com, Russia, Moscow, Moscow Bauman State Technical University,

Stupnikov Vadim Vladimirovich, assistant, vlastuamail. ru, Russia, Moscow, Moscow Bauman State Technical University,

Miniseva Louisa Khalisovna, assistant, miluiza@yandex. ru, Russia, Moscow, MSTU N.E. Bauman

УДК 621.983

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ВЫТЯЖКЕ

С УТОНЕНИЕМ И ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ

ДЕФОРМАЦИЕЙ

С. С. Яковлев

Предложена методика определения силовых параметров при вытяжке с утонением через матрицы, имеющиеклиновые выступы по периметру рабочего пояска, позволяющие получить интенсивную пластическую деформацию со значительными сдвиговыми деформациями и мелкозернистую структуру готовой детали. Определены силовые параметры расчётным путём по уточнённой методике и компьютерным моделированием с использованием программного комплекса QForm. Результаты расчётов и компьютерного моделирования показали удовлетворительную сходимость результатов.

Ключевые слова: вытяжка с утонением, интенсификация пластических деформаций, ИПД при вытяжке, цилиндрические оболочки, очаг деформации, мелкозернистая структура, корончатость, сдвиговые деформации, сила вытяжки, математическое моделирование, клиновые выступы.

Вытяжка с утонением находит широкое применение в тех отраслях машиностроения, в которых требуется изготавливать цилиндрические оболочки с большим отношением высоты к диаметру с толстым дном и тонкой стенкой. При вытяжке с утонением стенки величина зазора между пуансоном и матрицей меньше толщины стенки полой заготовки. Схема напряжений и смещений на стационарной стадии вытяжки с утонением приведена на рис. 1 [1].

В процессе формоизменения полой заготовки происходит изменение траектории движения её точек при входе и выходе из очага деформации, внешняя граница которого определяются радиусом Я, а внутренняя, радиусом г. Величина сдвига тем больше, чем меньше коэффициент уто-

212