УДК 621.735.043.016.3
Л
.
А
.
ГУБАЧЕВА
(
Восточноукраинский
национальный
университет
им
.
В
.
Даля
)
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССА
СВЕРТКИ
ЛИСТОВОЙ
ЗАГОТОВКИ
ВО
ВТУЛКУ
Розглянутомоделюванняпроцесускручування післяпопередньогодвокутового згинузаготовкиувтул
-ку. Зробленовибіроптимальнихрозмірівзаготовки, якізабезпечуютьзачиненнястику.
Рассмотреномоделированиепроцессасвертки, послепредварительнойдвухугловойгибки, заготовкиво втулку. Произведенвыбороптимальныхразмеровзаготовки, обеспечивающихзакрытиестыка.
The simulation of a rolling-up process after preliminary two-angle bending of the billet into a bushing is studied. A selection of optimum sizes for the billet, providing closing of a joint, has been made.
Материализация социальных достижений
нашего общества невозможна без улучшения
качества продукции и снижения ее
себестои-мости. Этим требованиям отвечают
техноло-гии, связанные с пластическим
деформирова-нием материалов. Одно из важных условий
прогресса в машиностроении и других
отрас-лях – широкое использование
высокопроиз-водительных малоотходных процессов
листо-вой и объемной штамповки.
Для изготовления деталей типа втулок ши-роко используется холодная штамповка листо-вых заготовок. Однако операция свертки заго-товки из толстолистового металла не достаточ-но полно рассматривается с точки зрения
ана-лиза пружинения заготовки после изгиба и
оценки остаточных напряжений.
В работе [1] предложена технология изготов-ление втулки, которая включает три перехода:
– двухугловую П-образную гибку
тол-столистовой заготовки в виде прямоугольной карточки;
– свертку изогнутой толстолистовой
заго-товки во втулку;
– редуцирование свернутой втулки.
Проблемы, связанные с двухугловой гибкой, рассмотрены в работах [1–3]. Проблема реду-цирования будет рассмотрена отдельно.
В данной статье ставятся задачи:
– проанализировать процесс свертки
тол-столистовой заготовки во втулку после двухуг-ловой гибки;
– определить размеры заготовки,
обеспе-чивающие закрытие стыка.
Рассмотрим моделирование процесса свертки после предварительной двухугловой гибки. Инст-рументарием для решения такой задачи выбран
пакет прикладных программ MSC.MARC 2003,
при этом подготовка модели проведена в
NASTRAN for Windows c последующим ее
экс-портом в MSC.MARC 2003 и написанием
допол-нительных модульных программ.
Указанный пакет предназначен для решения
задач моделирования методом конечных
эле-ментов (МКЭ) физических процессов с
сущест-венной нелинейностью. Такая постановка
зада-чи предполагает три существенные
нелинейно-сти [2–5]: большие пластические деформации,
большие перемещения и наличие контактных
зон с заранее неопределенной границей.
Задание геометрии деформируемого твердо-го тела, его механических характеристик, гене-рация сетки и выбор конечных элементов (КЭ) дискретизации, задание механических характе-ристик рассмотрено в работах [2–5].
Для моделирования процесса свертки заго-товки во втулку (заготовка была оставлена в том же положении, в котором заканчивается де-формация при двухугловой гибке), предложен штамп последовательного действия. На первой позиции осуществляется двухугловая гибка. На второй позиции осуществляется свертка.
На рис. 1 показаны все рабочие части ком-бинированного штампа в исходном положении.
Рассматриваемый деформируемый объект
име-ет конечноэлементную симе-етку. Пуансон задается
как жесткое тело с названием top. Для гибки задаются правая и левая части матрицы, кото-рые имеют названия Right и Left. Для получе-ния требуемой формы заготовки после дефор-мации необходимо двухугловую гибку вести в штампе с прижимом средней части заготовки (Bottom). Для свертки используется штамп с
двумя подвижными полуматрицами Right 2 и
Left 2 и подвижная опора Bottom 2, для
предот-вращения выпучиванию заготовки на
началь-ной фазе деформирования.
Тop
Left 2 Left Bottom Right Right 2
Bottom2
Рис. 1. Системарабочихчастейкомбинированногоштампа
длядвухугловойгибкиисвертки (условносовмещенынаплоскостичертежа)
Процесссверткиивеличиныдеформацийпри
работетрехштампов Left2, Right2 и Bottom2 по
-казаннарис. 2. Предложенную методикуиссле
-дования напряженно-деформированного со
-стоянияможно проиллюстрироватьна примере
выбораодного из трехтипоразмеров заготовки
222 248× ; 222 249,5× ; 222 251,5× (мм), обес
-печивающих закрытие стыка при толщине
10 мм. Материалзаготовки – сталь 45.
Нарис. 2 показаны упругие деформации по
-сле гибки, пластические и упругие деформации
послесверткизаготовкивтрубу. Слеванарис. 2
имеется полоска цветового соответствия де
-формаций и напряжений, максимальное значе
-ние которых соответствует верхнему числу и
соответствующему цветовому изображению.
Формазаписи – числасплавающейзапятой.
Моделирование операции свертки было
проведено для каждой ширины заготовки. Оп
-ределено, что при ширине заготовки 251,5 мм
примаксимальномходештампов Left2 и Right2
краязаготовкисоприкасаются (рис. 3).
Рис. 2. Процессдеформированияприсверткезаготовкивовтулку (см. с. 172, 173)
Рис. 2. Продолжение
Рис. 2. Окончание
Рис. 3. Контакткраевзаготовкиприширине 251,5 мм
Сверткавовтулкуявляетсяпроцессомупру
-гопластической деформации. Поэтому по окон
-чании свертки втулки упругая деформация при
-водит к пружинению, вследствие чего происхо
-дитзначительноеизменениеразмероввтулкипо
сравнению с размерами, заданными инструмен
-том (см. рис. 2). Это следует иметь в виду при
проектировании первого перехода (двухугловой
гибки) ивторогоперехода (свертки).
Очевидно, что при двухугловой гибке заго
-товкиуменьшение радиусаможетположительно
отразитьсянапружинениивтулки.
В результате моделирования были изменены
переходыформовкииуточненаформадеформи
-рующего инструмента, позволившая обеспечить
закрытиестыка, какэтопоказанонарис. 4.
Рис. 4. Заготовкапослесвертки
Вывод
Разработана методика теоретического анали
-за формообразования цилиндрической трубы из
плоской заготовкис помощьюметода конечных
элементов, позволяющая определять деформа
-ции, текущие (накаждомэтапедеформирования)
иостаточныенапряжения. Сеепомощьюможно
определить пружинение, обеспечивающее со
-хранениенулевогозазоравстыке.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙСПИСОК
1. Євстратов В. О. Спосіб виготовлення заготовки втулкишпінтона / В. О. Євстратов, Л. О. Губаче
-ва, патент України № 3595, G01N19/02, опубл. 15.12.2004, бюл. № 12.
2. Губачева Л. А. Анализ силового режима про
-цесса двухугловой гибки толстолистовой заго
-товки / Л. А. Губачева, А. В. Сладковский // Ві
-сникСхідноукраїнськогонаціональногоунівер
-ситету ім. В. Даля, – 2005. – № 11 (93). – С. 181–187.
3. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Ма
-шиностроение. Ленингр. отд-ние,1979. – 520 с. 4. СладковскийА. В. Решение задачмеханики же
-лезнодорожного транспорта с помощью МКЭ /
А. В. Сладковский, М. Ситаж, Ю. Р. Мартынен
-ко. – Д.: Новаяидеология, 2002. – 220 с.
5. Сладковский А. Контактное взаимодействие колесирельсов. – Луганск: Русь, 2005. – 189 с.
Поступилавредколлегию 02.02.2006.
