Диссертация (1143892), страница 21
Текст из файла (страница 21)
С другойстороны, если величина зазора ∆ℎ недосаточна, разглаживатель не имеетнеобходимого пространства для отскока, происходит несколько затухающихударов о фланец, затем остановка разглаживателя, после чего процессдеформирования не отличается от традиционной ЭГИ вытяжки-формовки сжестким заделом.Также на время разгона и силу удара разглаживателя (т.е. способностьустранения складок) напрямую влияет масса разглаживателя.
Недостаточнаямасса приводит к тому, что разглаживатель приходит в движение снезначительным запаздыванием, ударяется о фланец заготовки серией изнескольких коротких ударов с отскоками, которые могут препятствоватьформообразованию. Избыточная масса приводит к тому, что разглаживательприходит в движение со значительным запаздыванием, ударяется о фланец послеостановкизаготовки,из-зачегонепроисходитдополнительногоформоизменения и возможно коробление и даже нарушение сплошности фланца.В связи с вышеперечисленным, для оптимизации технологии проводилиськомпьютерныерасчеты,гдеварьироваласьвеличиназазора,массаразглаживателя, а также использовались заготовки из металлов разных марок и150толщин.
В таблицах представлен расчет исследуемого процесса вытяжкиформовки листовых заготовок из латуни Л68 (таблица 4.1) и алюминия 5754(таблица 4.2). В численных экспериментах зазор между матрицей иразглаживателем варьировался в диапазоне от 1.05ℎ0 до 2.6ℎ0 , массаразглаживателя варьировалась в диапазоне Ра = (10 − 1000) × з , где Mз –масса заготовки.Таблица 4.1 – Результаты численных экспериментов для латуни Л68Ра1.05ℎ0 1.1ℎ01.2ℎ01.4ℎ0 1.6ℎ01.8ℎ02ℎ02.2ℎ02.4ℎ02.6ℎ010 × зПрПрПрПрПрПрПрПрПрПр50 × зПрПрОООООООО100 × зПрПрОООООООО200 × зПрПр++++++СкСк300 × зПрПр++++++СкСк500 × зПрПр<1<1<1<1<1<1<1<11000 × зПрПр<1<1<1<1<1<1<1<1Таблица 4.2 – Результаты численных экспериментов для алюминия 5754Ра1.05ℎ0 1.1ℎ01.2ℎ01.4ℎ01.6ℎ01.8ℎ02ℎ02.2ℎ02.4ℎ02.6ℎ010 × зПрПрПрПрПрПрПрПрПрПр50 × зПрПрООООООСкСк100 × зПрПрООООООСкСк200 × зПрПр++++++СкСк300 × зПрПр++++++СкСк500 × зПрПр<1<1<1<1<1<1<1<11000 × зПрПр<1<1<1<1<1<1<1<1Условные обозначения: «Пр» – эффект прижима и деградация процесса до уровнятрадиционной ЭГИ вытяжки-формовки; «О» – серия множественных ударовразглаживателя о фланец и препятствие формообразованию; «Ск» – образованиескладок большой высоты, которые не разглаживаются; «<1» – удар разглаживателяпосле остановки заготовки, дополнительное формоизменение отсутствует;«+» – процесс вытяжки-формовки происходит с дополнительным формообразованиеми устранением складок.151На основе компьютерных расчетов были сформулированы рекомендуемыедиапазоны значений толщины металла заготовки, величины зазора междуматрицей и разглаживателем, величина массы разглаживателя и параметрынагружения:1.Толщина материала: ℎ0 ∈ [0.2 … 1] мм;2.Зазор между матрицей и разглаживателем:∆ℎ = (1.2 … 2.2)ℎ0 ;3.Масса разглаживателя: Ра = (200 … 300)з ;4.Рекомендуемые параметры нагружения заготовки: Длительность импульса: >1000 мкс; Время нарастания: t* = 0.5.В указанном диапазоне значений параметров предлагаемая технологияинтенсифицированнойЭГИвытяжки-формовкипозволяетосуществитьдополнительное формоизменение заготовки и устраняет образовавшиесяскладки на фланце.4.5.
Разработка технологического процесса изготовления детали типа«колпачок»Результаты и рекомендации, полученные при численном исследованиипроцесса интенсифицированной электрогидроимпульсной вытяжки-формовкитонколистовыхметалловсиспользованиемдополнительногоресурсапластичности фланца, были использованы при разработке технологическогопроцесса изготовления детали «колпачок» (рисунок 4.7).Рисунок 4.7 – Геометрия детали «колпачок»152Материал заготовки – алюминий 5754 толщиной 1 мм, диаметром 110 мм.Для изготовления детали типа «колпачок» разработана компьютерная модель соследующими размерами оснастки: диаметр отверстия матрицы – 60 мм,глубина – 10 мм, радиусы скругления матрицы – 5 мм. Задавался увеличенныйзазор ∆ℎ = 1.4ℎ0 , использовался разглаживатель массой 200 × з .В расчет задавались следующие параметры: материал заготовки принималсяизотропным и задавался моделью MPL со следующими характеристиками:параметры кривой деформационного упрочнения: B = 414.65 МПа, m = 0.259;упругие константы материала: E = 71 ГПа (модуль Юнга), = 0.3 (коэффициентПуассона) и плотность = 8900 кг/м3.
Влияние скоростей деформации учитывалоськоэффициентом динамичности Kd = 1.65 [77]. Кулоновское трение учитывалосьзначениями коэффициента трения при трении покоя = 0.15 и = 0.1 придвижении. Параметры нагружения задавались зависимостью (2.1).Компьютерные расчеты показали, что для деформации подобной заготовки вцилиндрическую матрицу оптимальной дозой энергии является импульс давленияс фронтом t*=0.5, длительностью 2500 мкс и амплитудным давлением 90 МПа.На основе результатов компьютерного моделирования была отлаженаштамповая оснастка и получены детали типа «колпачок» заданной формы(рисунок 4.8, а). При несоблюдении рассчитанных технологических параметроввозникали дефекты в виде складкообразования, односторонней утяжки инарушения сплошности в донной части заготовки (рисунок 4.8, б).абРисунок 4.8 – Деталь «Колпачок» без дефекта (а) и с дефектом (б)153Была измерена толщина материала заготовки в точках центра, перегибов ифланца заготовки, а также измерена длинна кривой профиля заготовки от центрадоучасткапереходацилиндрическойчастизаготовкивфланцевуювключительно.Наибольшее утонение материала заготовки приходится на радиусскругления при переходе от цилиндрической части заготовки в донную(рисунок 4.9).Рисунок 4.9 – Совмещенный график относительного прогиба заготовки (1) итолщины исходной заготовки, полученной из компьютерных расчетов (2) и натурногоэксперимента (3)Расхождениевформерасчетнойиэкспериментальнойкривойрассчитывалось по формуле: ∗ = (|э − р |⁄э ) ∙ 100%,(4.1)где, lэ – длина кривой профиля заготовки, полученной из натурногоэксперимента, lp – длинна кривой профиля заготовки, полученной из расчета, исоставило 2…3%.Результаты расчетов соответствуют данным, полученным из эксперимента.1544.6.
Выводы по главе1. Разработана методика проектирования процессов вытяжки-формовкилистовых металлов на основе компьютерного моделирования в КЭ программномкомплексе LS-DYNA, которая позволяет прогнозировать складкообразование инарушение сплошности материала, заполнение формы матрицы и на основеэтого проводить оценку возможности изготовления детали выбранным методом.2. Предложена новая технология интенсифицированной ЭГИ вытяжкиформовки тонколистовых металлов за счет дополнительного использованияресурса пластичности фланца заготовки.
В основе предлагаемой технологиизамена неподвижного прижима инерционным разглаживателем и заданиеувеличенного зазора между матрицей и фиксирующим элементом.3. Эффективность данной технологии апробирована экспериментально надетали типа «колпачок» из латуни Л68, а также эффективность данной методикиподтверждена компьютерной моделью. Высота полученных деталей была на24.1% больше, чем у деталей, полученных традиционной ЭГИ вытяжкойформовкой. Утонение в центральной части детали снизилось на 2.1%.4. Методом ЭГИ вытяжки-формовки изготовлен ряд образцов деталей излатуни Л68 и алюминия 5754.155ЗАКЛЮЧЕНИЕРабота посвящена решению актуальной задачи, имеющей важное значениедля автомоиле-, приборо- и машиностроения и состоящее в теоретическом иэкспериментальном обосновании технологических параметров деформирования,обеспечивающихповышениеэффективностипроцессаизготовленияосесимметричных деталей из тонколистовых и особо тонколистовых металлов.В процессе диссертационных исследований были получены основныерезультаты и выводы:1.
Были рассмотрены различные квазистатические и динамические методывытяжки-формовки тонколистовых и особо тонколистовых металлов. Анализданных показал, что электрогидроимпульсная вытяжка-формовка являетсяодним из эффективных методов формоизменения тонколистового металла.Данный метод отличается простотой технологической оснастки, сжатымисроками подготовки производства и легко поддается автоматизации иинтенсификации.
За счет уменьшения эффекта пружинения, повышаетсяточность заготовок в сравнении с квазистатическими методами вытяжкиформовки.2. Показано, что экспериментальное исследование ЭГИ вытяжки-формовкитребует специальной аппаратуры, затратно по времени и средствам, так как натечение процесса влияет множество факторов: параметры разрядной камеры,характеристики материала заготовки и ее геометрия, форма и длительностьимпульса давления и ряд других параметров, что, в свою очередь, такжеопределяет и наукоемкость процесса.
В связи с этим в данной диссертационнойработецелесообразноприменениепреимущественнокомпьютерногомоделирования с экспериментальной верификацией численных расчетов.3. Рассмотрены некоторые известные способы получения FLD, такие какметод Наказимы, метод Марсиниака и метод гидростатического выдавливания.Показаны недостатки указанных методов и их ограниченная применимость дляпостроения FLD тонколистовых и особо тонколистовых металлов.1564.
Исследованы параметры импульсного давления в разрядной камере. Длякомпьютерных расчетов ЭГИ вытяжки-формовки сформулирована универсальнаязависимость импульса давления, при варьировании параметров которой можнополучить зависимости давления от времени различных форм, характерных дляЭГИ процессов. Данная зависимость использовалась в компьютерных расчетахпри нагружении заготовки.5.
Разработаны компьютерные модели процессов квазистатической иимпульсной вытяжки-формовки тонколистовых металлов. Показаны возможностичисленных расчетов в комплексе LS-DYNA, которые позволяют определятьзначения пластической деформации и ее скорость, толщину материала иперемещение для каждой точки заготовки, а также оценивать заполнениерельефа матрицы, определять вероятность потери устойчивости и нарушениясплошности материала в любой момент времени, в том числе в моментостановки; оценивать предельные деформации заготовки в проблемных зонах.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
