Математический анализ формообразования полости полупустотелой заклепки для окончательного решения по инструментальной оснастке.

карта сайта авторский проект Напалкова Александра Валерьевича



новости :: рейтинг производителей метизов :: проекты :: рукописи :: журналы :: наука :: технологии :: оборудование :: производство

УДК 621.88:658:589 МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПОЛОСТИ ПОЛУПУСТОТЕЛОЙ ЗАКЛЕПКИ С ЦЕЛЬЮ ПРИНЯТИЯ ОКОНЧАТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ ПО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОСНАСТКЕ О.Г. ЛУКША, А.В. НАПАЛКОВ
Большой спрос и эффективность применения клепанных соединений обуславливает массовое производство разнообразных видов и форм заклепок в том числе и полупустотелых. Полупустотелая заклепка может быть изготовлена по одному из двух исполнений [1]. Одно исполнение предусматривает образование полости путем удаления части металла, второе – холодное пластическое формообразование. Эффективное массовое производство полупустотелой заклепки методами холодного пластического формообразования на сегодняшний день остается актуальной задачей повышения стойкости холодновысадочного формообразующего инструмента. В настоящей работе проведен математический анализ влияния геометрических размеров рабочих частей выталкивателя и матрицы на процесс формообразование полупустотелой заклепки второго исполнения с размерами 4´10 из латуни Л63. Методы расчета характеристик напряженно-деформированного состояния традиционно базируется на основных положениях теории пластичности. Математическая постановка краевой задачи теории пластичности формулируется следующим образом. Для предварительно выбранного количества и геометрии переходов штамповки конкретной детали (заготовки) из заданного материала требуется определить для каждого перехода штамповки и любой стадии его выполнения 18 неизвестных функций координат: шесть компонент тензора напряжений (, , , , , ); шесть компонент тензора деформаций (, , , , , ); три компонента вектора перемещения (, , ); интенсивность напряжений (); накопленную интенсивность деформаций (); степень использования ресурса пластичности металла () [2]. Решение указанной задачи, записанной в форме системы дифференциальных уравнений для конкретной технологической операции обработки металлов давлением, можно вести известными методами, в том числе точными и приближенными [3]. В последние годы при решении различных инженерных задач широкое распространение получил метод конечных элементов [4, 5, 6 и др.]. Согласно технологическому процессу высадка полупустотелой заклепки второго исполнения с размерами 4´10 из латуни Л63 осуществляется в два этапа деформирования. На первом наборном этапе образование головки заклепки совмещается с незначительной раздачей опорного торца заготовки. В зависимости от первоначальной установки выталкивателя на расстоянии 8,2; 8,7; 9,2 мм. от зеркала матрицы в момент достижения высоты головки заклепки требуемого чертежного размера максимальный диаметр опорного торца заготовки, будет соответственно 4,340; 4,158; 4,560 мм. На втором этапе – подвижным выталкивателем осуществляется проталкивание заготовки, полученной на первом этапе, через канал матрицы. Характерной особенностью этапа является «расклинивание» заготовки конусообразной частью выталкивателя на начальных стадиях выталкивания. Заготовка, в этот период, не проталкивается через канал матрицы, а происходит активная деформация части заготовки со стороны выталкивателя. В этот период наблюдается наибольшая нагрузка на часть участка матрицы, сопряженной с цилиндрическим каналом. При достижении торца выталкивателя цилиндрического канала начинается интенсивный процесс проталкивания заготовки, совмещенный с процессом формообразования полости. Глубина полости полупустотелой заклепки, образующейся выдавливанием металла в зазор между выталкивателем и матрицей, напрямую зависит от первоначальной установки выталкивателя. При установке выталкивателя на расстоянии 8,2 мм конечная глубина полости после проталкивания - 0,412 мм. При 8,7 - 4,136 мм, при 9,2 - 5,667 мм, при этом требуемая глубина полости 4 ^+1,2мм. Распределение нормальных контактных напряжений на рабочих частях выталкивателя и матрицы, возникающих в процессе поэтапного проталкивания заготовки, представлены на рис. 1 (96.8 kb). При этом, на этапе формообразования, показанном на рис.1 в),г), возникает наибольшая нагрузка, воспринимаемая торцем выталкивателя. В случае традиционной формы, рис. 1 в), наибольшая нагрузка воспринимаемая выталкивателем на всем протяжении пластического формообразования - 265,02 кГс (41,65% от допустимой по пределу прочности), экспериментальной формы, рис. 1 г), - 59,76 кГс (9,39 % от допустимой по пределу прочности) и 86,78%, 19,57% соответственно от допустимой нагрузки по переделу текучести инструментального материала Р6М5. Поэтому, отклонение формы выталкивателя от чертежных размеров, при традиционной форме выталкивателя, способно привести к превышению допустимой нагрузки как по пределу текучести так и по переделу прочности инструментального материала, что приведет к продольному изгибу и последующему сколу рабочего элемента выталкивателя в переходе с конусной части на стержень. Активная часть выталкивателя, участок пластического трения инструмента и деформируемой заготовки, на протяжении всего процесса проталкивания ограничена не более чем на 1/4…1/3 конической части выталкивателя от рабочего торца. Активная часть матрицы ограничена 1/3 частью поверхности, исполненной по радиусу, сопряженной с цилиндрическим каналом, рис. 1 а), б), в), г). ВЫВОДЫ 1. При установке выталкивателя на расстоянии 8,7 мм от зеркала матрицы глубина полости полупустотелой заклепки второго исполнения 4´10 из латуни Л63 соответствует требуемым чертежным размерам. 2. Изменение формы рабочей части выталкивателя на полусферическую поверхность приводит к снижению (в 2,667 раза) контактные напряжения на контактной поверхности выталкивателя. Изменение формы рабочей части выталкивателя обеспечит повышение стойкости и надежности рабочего инструмента, рис. 1 г). 3. Рабочие части пуансона и матрицы - участки пластического трения инструмента и деформируемой заготовки требуют повышенной точности и чистоты изготовления. Неточность при изготовлении выталкивателя на участке перехода конической части к цилиндрической способствует возникновению неравномерной нагрузки, что способствует продольному изгибу и разрушению. Наибольшая вероятность разрушения возможна на стадии «расклинивания» заготовки при ее проталкивании выталкивателем через канал матрицы, рис. 1 в), г). ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ 12642-80. Заклепки полупустотелые с плоской головкой 2. Писаренко Г.С., Можаровский Н.С. Уравнения и краевые задачи теории пластичности и ползучести. Справочное пособие. - Киев: Наук. думка, 1981. - 494 с. с ил. 3. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. - М.: Металлургия, 1986. - 688 с. с ил. 4. Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. - М.: Мир, 1975. - 541 с. 5. Галлагер Р. Метод конечных элементов. - М.: Мир, 1984. - 428 с. 6. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. - М.: Мир, - 1979.

	Октябрь 2001 Опубл. Межвузовский сборник научных трудов «Прогрессивные технологии в машиностроении», Выпуск 5, РПК «Политехник», Волгоград, 2002, с.44-48.
	Другие рукописи:
	Разделительные операции в технологии холодной объемной штамповки деталей. Ноябрь 2006 (118.4 kb)
	Краткий обзор развития автоматизированного холодновысадочного производства. Август 2006 (193.0 kb)
	Существующие и новые подходы к производству самостопорящихся гаек. Июнь 2006 (85.0kb)
	Особенности технологии изготовления низких гаек на многопозиционном холодноштамповочном автомате. Май 2006 (89.0kb) Опубл. Журнал «Метизы». 2006. №03(13) С. 47-51.
	Факторы, влияющие на производительность многопозиционного холодновысадочного автомата. Апрель 2006 (94.0kb)
	К вопросу изготовления фаски на крепежных деталях методами холодной объемной штамповки. Март 2006 (40.0kb.) Опубл. Журнал «Метизы». 2006. №02(12) С. 56-58.
	Технология формообразования стержневых деталей со значительными перепадами сечения и фигурным подголовком. Март 2006 (33.50kb)
	Технология производства плоских шайб с увеличенной высотой методом холодной объемной штамповки. Декабрь 2005 (13.49 kb)
	Необходимые условия для организации производства автонормалей на машиностроительном предприятии. Ноябрь 2004 (26.20 kb)
	Подходы к комплексной автоматизации проектирования многопереходных технологических процессов холодной объемной штамповки. Опубл. Журнал «Метизы». 2005. №03(10) С. 46-48 (27.08 kb)