Ви є тут

Удосконалення процесів витягування виробів зі змінною товщиною стінок і дна з профільних заготовок

Автор: 
Калюжний Олександр Володимирович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2007
Артикул:
3407U001955
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ III.
ВИЗНАЧЕННЯ РАЦІОНАЛЬНОГО ПРОФІЛЮ ЗАГОТОВОК МЕТОДОМ СКІНЧЕНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
3.1. Напружено-деформований стан та профіль заготовки для витягування виробів з
лінійною зміною товщини стінок
Для тестування розробленої методики розглянемо математичне моделювання процесу
холодного формоутворення заготовок для витягування порожнистого виробу малого
діаметру.
3.1.1. Складання розрахункової схеми для математичного моделювання
Схема холодного видавлювання заготовки для витягування (рис.3.1а) показана на
рис.3.1б, де зліва від вісі симетрії наведене вихідне положення, а справа – в
кінці деформування (1- пуансон, 2 – заготовка, 3 - матриця). Такий профіль
заготовки було обрано з метою інтенсифікації процесу виготовлення виробу, а
саме скорочення операцій витягування та комбінованого витягування за рахунок
збільшення міцності небезпечного перетину.
Розрахункова схема холодного видавлювання приведена на рис.3.2 В силу симетрії
розглядали половину заготовки. В вихідному положенні заготовка торкається
матриці в точці е. Поверхня матриці abced і пуансона klmnp рахувалися як
абсолютно жорсткими. Кінематичні граничні умови враховували на поверхнях kl і
np – переміщення в напрямку вісі z – UZ =0; ок, ab- Ur =0; lm i mn –
переміщення в напрямку, перпендикулярному цим поверхням, дорівнювало також
нулю. Процес деформування розділяли на деяке число кроків до отримання кінцевої
товщини стінки виробу. Навантаження на кожному кроці задавали у вигляді
переміщення поверхні матриці abced в напрямку вісі z з UZ= U0. Причому радіус
матриці r1 апроксимували конічними поверхнями. Тертя на контактуючих поверхнях
пуансона і матриці враховували по формулі (2.38),
а
б
Рис.3.1 Заготовка для витягування та схема видавлювання
Рис.3.2. Розрахункова схема
де м – коефіцієнт тертя, уn – нормальне напруження на контактуючій поверхні.
Діаграму дійсних напружень апроксимували залежністю (2.40), а діаграму
руйнування – виразом (2.39):
Розрахунковий аналіз проводили для таких розмірів пуансона, матриці та
заготовки: rп=0.0075м, rп1=0,01025 м, Rп=0.0275 м, в1=60?, в=2.5?, h=0.009 м,
R3=0.02 м, rм=0,01025 м, б=10?. Матеріал заготовки – сталь 11ЮА з
властивостями: модуль Юнга 2,1x105 МПа; коефіцієнт Пуассона – 0,3; границя
текучості у0,2=120 МПа; коефіцієнти діаграми дійсних напружень – m=12, n=0.46;
коефіцієнти діаграми руйнування і . Переміщення на кожному кроці навантаження
дорівнювало . Коефіцієнт тертя м=0.08.
Розрахунки закінчували при отриманні висоти SЗ=0,0024 м (див. рис.3.1).
3.1.2. Підготовка вихідних даних
Вихідні дані для розрахунків наведені в додатку А. Розподіл на скінчені
елементи вихідної та здеформованої заготовки наведений на рис.3.3а та рис.3.3.б
відповідно.
а)
б)
Рис.3.3. Розподіл на скінчені елементи.
3.1.3. Результати математичного моделювання
На рис.3.4 показана залежність зусилля деформування від переміщення матриці hm.
Експериментальне зусилля, максимальне значення якого зафіксовано по
контрольному манометру гідравлічного пресу П0443 зусиллям 20МН, становило 3450
КН, що відповідає розрахунковому. На рис.3.5 наведений розподіл відносних
нормальних напружень на конічній поверхні матриці. Розподіл напружень і
деформацій по об’єму заготовки наведений в додатку Б. Так відносні напруження
ус / у0,2 стискаючі в потовщеній частині заготовки, а деформації ес досягають
максимальних значень в частині заготовки, яка деформується між пуансоном і
матрицею (фланець заготовки).
Відносні напруження уz/у0,2 у фланці заготовки досягають значень: -6,76, а
стискаючі деформації еz - 0,62. Деформації еи мають максимальні значення 0,22 в
об’ємі зовнішньої частини фланця заготовки. Нерівномірний характер має розподіл
відносних дотичних напружень фсz/у0,2, а також деформацій зсуву гсz.
По розподілу відносних напружень sі/s0,2 можливо зробити висновки, що фланець
заготовки зміцнюється до значень 6,42, а потовщена її частина – до значень
2,25-3,97. На радіусі заготовки R=0,007 м інтенсивність деформацій практично
рівномірна. Починаючи з радіуса R=0,01м і до R=0,05м еі збільшується від 0,48
до 0,75.
Важливе значення для процесів холодного деформування має визначення відносного
середнього гідростатичного тиску в осередку деформації sср/s0,2 , який впливає
на силові режими видавлювання і ступінь використання ресурсу пластичності
металу, що деформується. В фланцевій частині заготовки значення sср/s0,2 ,-
-3,78, а ступеня використання ресурсу пластичності ш=-0,53...0,6.
Максимальна ступінь використання пластичності досягає y=0,93ё0,95 при
інтенсивності деформації еі =0,8ё0,94 і має місце на радіусі переходу від
потовщеного дна до фланця. Але завдяки тому, що відносний середній
гідростатичний тиск в цій області sср/s0,2 <-8, руйнування не спостерігається і
пластичність для подальшого деформування відновлюється відпалюванням.
Таким чином, розрахунковим шляхом отримані всі необхідні дані для проектування
технології профілювання заготовок методом холодного видавлювання для витяжки:
зусилля деформування – для вибору обладнання; питомі зусилля – для розрахунків
оснащення; розподіл напружень, деформацій та геометрія заготовки – для оцінки
якості отриманих виробів.
Рис.3.4. Залежність зусилля деформування від переміщення матриці.
Рис.3.5. Розподіл відносних напружень уz/у0,2 на матриці
3.2. Напружено-деформований стан та профіль заготовки для витягування виробів
спеціального призначення
3.2.1. Дослідження НДС та визначення ЕСП формування центральної частини виробу
3.2.1.1. Складання розрахункової схеми для математичного моделювання
Для виготовлення деталі згідно з запропонованою схемою технологічного процесу
(див. рис.1.6) було вирішено зпрофілювати за