LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Прогнозування та забезпечення якості виробів в процесах холодного об'ємного штампування

деформацією.

У п'ятому розділі визначено комплекс конструктивних і технологічних параметрів при холодному видавлюванні стаканів пуансонами різної конфігурації для отримання виробів необхідної форми з прогнозованою та заданою якістю.

Моделювання видавлювання стаканів конусним пуансоном з різним ступенем деформації.Моделюваннявиконували на прикладі сталі 20 для наступних розмірів заготовки: діаметр 40 мм, висота 38 мм. Ступінь деформації е=10, 20, 30, 40. 50, 60, 70, та 80%. Кут конусу торця пуансону 166є. Результати моделювання по формозміні, силовим режимам і питомим зусиллям наведені на рис. 12. Приклад геометрії здеформованої заготовки наведений на рис.12а. Отримані залежності зусилля деформування від переміщення пуансону на неусталеній і переході в усталену стадіях процесу, максимальні значення зусиль показані на рис.12б. Розрахункові значення зусилля відрізняються на 50-60 кН з встановленими експериментальними даними. Максимальні значення відносних нормальних напружень на деформуючому інструменті приведені на рис.12в-д. Відносні осьові напруження на виштовхувачі та відносні радіальні напруження зростають зі збільшенням ступеня деформації. На пуансоні вказані напруження мають мінімальне значення при е=30%. Результати моделювання, по яких прогнозується якість виробів після видавлювання, наведені на рис. 13. На рис. 13а і 13б показані коефіцієнт зміцнення та ступінь використання ресурсу пластичності здеформованого металу на внутрішніх шарах, посередині та зовнішніх шарах стінки стаканів. При малих ступенях деформації коефіцієнт зміцнення внутрішніх шарів стінки стаканів відрізняється в 2 рази в порівнянні з зовнішніми шарами. Отримана геометрія торця стінки. Експериментальні значення коефіцієнта зміцнення здеформованого металу визначали механічними випробуваннями на розтяг зразків, які були вирізані із середини стінок стаканів. На рис. 13в наведені результати випробувань в порівнянні з розрахунковими даними для е=40, 50 і 60%.


а) здеформована заготовка (розміри в міліметрах)


б) залежність максимального зусилля деформування від ступеня деформації


в) максимальні відносні радіальні напруження на матриці





г) максимальні значення відносних

осьових напружень на виштовхувачі


д) максимальні

відносні осьові напруження

на пуансоні

Рис. 12. Формозміна та силові режими при видавлюванні стаканів з різним ступенем деформації

Відносна товщина стінки



Відносна товщина стінки






а)

б)

в)

Рис. 13. Якість виробів після видавлювання стаканів з різним ступенем деформації

Моделювання видавлювання стаканів плоским пуансоном з різним радіусом закруглення робочого торця. Комп'ютерним моделюванням вивчений вплив радіусу заокруглення робочого торця пуансону на силові режими, питомі зусилля та якість виробів при видавлюванні стаканів зі ступенем деформації е=50% плоским пуансоном з відносними радіусами заокруглення робочого торця rз/ rп (rз-радіус заокруглення, rп –радіус пуансона): 0,14; 0,28; 0,42; 0,56; 0,71; 0,85; 1. Розміри і матеріал заготовки такі, як в попередньому випадку. Визначені силові режими: збільшення rз/ rп від 0,14 до 0,42 приводить до зменшення зусилля на пуансоні від 1580 кН до 1525 кН , а далі зусилля зростає при збільшенні rз/ rп. На рис. 14 показана здеформована сітка скінчених елементів для видавлювання пуансоном з rз/ rп =1. Властивості здеформованого металу: коефіцієнт зміцнення по ширині стінки отриманий практично рівномірний (2,9) для видавлювання пуансоном з rз/ rп =0,42, далі зі збільшенням значення rз/ rп інтенсивно деформуються внутрішні шари стінки стакана (коефіцієнт зміцнення досягає значення 5 для rз/ rп =1).


Рис. 14. Здеформована сітка скінчених елементів для rз/ rп =1 (розміри в міліметрах).

Моделювання видавлювання стаканів пуансоном з різним кутом конуса робочого торця. Розрахункова схема показана на рис. 16. Ступінь деформування е=56 %. Кут конусу. Був вивчений вплив кута конуса торця пуансона 170є,160є,150є, 140є та 120 є на зусилля видавлювання та якість виробів. Отримані силові режими, питомі зусилля на пуансоні матриці, виштовхувачі, а також геометрія виробу і висота осередку деформації. Для пуансону з кутом торця 160є отримано мінімальне значення зусилля видавлювання. Максимальне значення коефіцієнта зміцнення здеформованого металу отримано для випадку видавлювання пуансоном з кутом торця 120 є. Для розглянутих варіантів пуансонів метал при даному ступені деформації деформується без руйнування.

Моделювання видавлювання стаканів плоско-конусним пуансоном.Визначений вплив розмірів плоскої частини робочого торця пуансона на силові режими і якість стаканів при видалюванні стаканів плоско-конусним пуансоном з кутом конуса 166. Мінімальне зусилля деформування отримано для співвідношення радіуса плоскої частини rпл до радіуса пуансону rп: rп/ rп= 0,33. При співвідношенні rпл / rп = 0,36 досягнуто рівномірне зміцнення здеформованого металу по ширині стінки стакана. При rпл / rп 0,5 більш інтенсивно зміцнюються внутрішні шари металу стінки. Співвідношення rпл / rп =0,63 забезпечує максимальне зміцнення здеформованого металу стінки стакана. Збільшення величини rпл / rп приводить до зростання висоти осередку деформації.

Шостий розділ присвячений використанню розроблених підходів моделювання при висаджуванні виробів кріплення прогнозованої та забезпеченої якості. Проведено моделювання висаджування із сталей вісесиметричних виробів кріплення з коротким та подовженим стержнями. Визначені енерго-силові параметри висаджування. На рис. 15 показано здеформовані заготовки та розподіл коефіцієнта зміцнення по об'єму при висаджуванні із сталі 35 вісесиметричних коротких стержнів з подвійною головкою та подовжених стержнів із сталі 20 з





Рис. 15. Здеформовані заготовки та розподіл коефіцієнта зміцнення уі/у0,2 при висаджуванні головок на стержнях (розміри в міліметрах)

однією головкою. В першому виробі в області головок здеформований метал має коефіцієнт


Рис. 16. Здеформована заготовка

зміцнення 2,7, а в місцях переходу головок в стержень –1,4. При висаджуванні однієї головки здеформований метал досягнув коефіцієнта зміцнення 4-4,5 в самій головці, а в області переходу стержня в головку -1,7-2. Наведені розподіли коефіцієнта зміцнення по об'єму необхідні для умов експлуатації даних виробів. Розрахунковим шляхом показана можливість визначення параметрів отримання виробу кріплення із сталі 15Х з заданими властивостями здеформованого металу за два переходи: пресування та висаджування при раціональних силових режимах деформування та питомих зусиллях на