cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2017-4-62-68cvmet-561Research ArticleОбработка металлов давлениемPressure Treatment of MetalsРАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ВЫТЯЖКИ ДЕТАЛИ «ПОЛУСФЕРА» В ШТАМПЕ С УПРУГИМ ЭЛЕМЕНТОМCALCULATING PARAMETERS OF HEMISPHERE PART DRAWING IN THE DIE WITH AN ELASTIC ELEMENTНестеренкоЕ. С.NesterenkoE. S.

канд. техн. наук, доцент кафедры обработки металлов давлением (ОМД)

Cand. Sci. (Tech.), Associate professor, Department of Metal Forming

nesterenko77@mail.ruГречниковФ. В.GrechnikovF. V.

докт. техн. наук, акад. РАН, проф., зав. кафедрой ОМД

Dr. Sci. (Tech.), Prof., Acad. of RAS, Head of Department of Metal Forming

gretch@ssau.ruСамарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева (Самарский университет)РоссияSamara UniversityRussian Federation201705092017046268Copyright © Нестеренко Е.С., Гречников Ф.В., 20172017Нестеренко Е.С., Гречников Ф.В.Nesterenko E.S., Grechnikov F.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/561

Представлен способ получения деталей типа полусферы в штампе, где образующей поверхностью детали является матрица. Это достигается за счет использования в конструкции штампа упругого стального элемента, расположенного по контуру пуансона. Данная схема процесса позволяет совместить в одном штампе две операции: вытяжку и калибровку. Калибровка при вытяжке сферообразных деталей необходима из-за того, что в заготовке образуется большой участок, свободный от контакта с пуансоном и матрицей, на котором заготовка теряет устойчивость и начинают образовываться гофры. Упругий элемент, изготовленный из пружинной стали и расположенный по контуру жесткого пуансона, калибрует деталь в конечной стадии вытяжки. В работе представлена схема процесса штамповки для полусферических деталей с относительной толщиной S′ = S/D0·100 % = 1,5÷0,15. Для оценки технологических параметров использована инженерная методика. Проведены расчеты геометрических параметров упругого элемента из стали 60ГС для вытяжки детали в виде полусферы из алюминиевого сплава АМг6 толщиной от 0,5 до 10 мм. Определена величина зазора между пуансоном и упругим элементом. Рассчитаны максимальные напряжения, возникающие в упругом элементе в процессе штамповки, и выявлено, что он пластически не деформируется. Предложено использовать упругий элемент для получения деталей с точными геометрическими размерами и компенсации упругого пружинного эффекта при изготовлении.

 

The paper provides a method to obtain hemisphere part in a die where the part surface is formed by the counter die. This is due to the tool design with a steel elastic element placed around the punch. Such process scheme allows for two different processes combined in one tool: drawing and calibration. Drawing sphere-like parts requires calibration since the part has a large area that is not in contact with the punch and die where the part looses stability and starts to buckle. The elastic element made of spring steel and placed around the hard punch calibrates part at the final drawing stage. The paper provides a forming scheme to obtain hemisphere parts with a relative thickness S′ = S/D0·100 % = 1,5÷0,15. Process parameters are evaluated using the engineering method. Geometrical parameters are calculated for the Steel 1060 elastic element for hemisphere part drawing of aluminum alloy 5056 with a thickness of 0,5 to 10 mm. The size of a gap between the punch and elastic element is determined. Maximum stresses occurring in the elastic element when forming are calculated. It is found that the elastic element has no plastic deformation. It is proposed to use the elastic element to produce parts with accurate geometrical dimensions and compensate elastic restitution.

 

деформациягофрообразованиеполусферавытяжкаупругое пружинениеопасное сечениепластическая деформацияупругий элементсопротивление материалаdeformationbucklinghemispheredrawingelastic restitutionweakest sectionplastic flow deformationelastic elementmaterial strengthReferencesРомановский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979.Romanovskij V.P. Spravichnic po holodnoy shtampovke [Cold stamping handbook]. Leningrad: Machinistroenie, 1979.Сторожев М.В. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977.Storogev M.V. Teoriya obrabotki metallov davleniem [Theory of pressure metal treatment]. Moscow: Machinistroenie, 1977.Marciniak Z., Duncan J.L. Hu S.J. Mechanics of sheet metal forming. 2-nd Ed. Chennai, India: Butterworth-Heinemann (Printed and bound in Great Britain, Planta Tree). 2002.Marciniak, Z. Duncan, J.L. Hu, S.J. Mechanics of sheet metal forming. 2-nd Ed. Chennai, India: Butter-worth-Heinemann (Printed and bound in Great Britain, Planta Tree), 2002.Pearson C.E., Parkins R.N. The extrusion of metals. London: Chapman & Hall, 1961.Pearson C.E., Parkins R.N. The extrusion of metals. Lon-don: Chapman & Hall, 1961.Dem’yanenko E.G. A Technique of shaping the barrel-type pats // Russ. Aeronaut. 2014. Vol. 57. No. 2. P. 204—211.Dem’yanenko E.G. A Technique of shaping the barrel-type pats. Russ. Aeronaut. 2014.Vol. 57. No. 2. P. 204— 211.Демьяненко Е.Г. Формообразование тонкостенных осесимметричных деталей выпуклой и вогнутой формы на основе процесса отбортовки // Заготовит. пр-ва в машиностр. 2014. No. 7. C. 23—28.Dem’yanenko E.G. Formoobrazovanie tonkostennix osesimmetrichnix detaley vipukloy i vognutoy formi na osnove processa otbortovki [Forming of thin-walled axisimmetric parts with buckled and concave shape based on bead forming process]. Zagotovitelnie proizvodstva v ma-shinostroenii. 2014. No. 7. P. 23—28.Ерисов Я.А., Гречников Ф.В. Влияние параметров текстуры на устойчивость процессов формообразования анизотропных заготовок // Изв. СНЦ РАН. 2012. Т. 14. No. 4. C. 293—298.Erisov Y.A., Grechnikov F.V. Vliynie parametrof tekctury na ustoychivost processof formoobrazovaniy anizotrop-nix zagotovok [Influence of structure parameters on process stability of anisotropic blanks’ forming]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2012. No. 4. P. 293—298.Chen Jun, Shi Xiao-xiang, Ruan Xue-yu. Numerical simulation-driven optimization of sheet metal drawing part shape // Trans Nonferr. Met. Soc. China. 2003. Vol. 13. No. 4. P. 845—848.Chen Jun, Shi Xiao-xiang, Ruan Xue-yu. Numerical simulation-driven optimization of sheet metal drawing part shape. Trans Nonferr. Met. Soc. China. 2003. Vol. 13. No. 4. P. 845—848.En-zhi Gao, Hong-wei Li, Hong-chaoKou, Hui Chang, Jin-shan Li, Lian Zhou. Influences of material parameters on deep drawing of thin-walled hemispheric surface part // Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2009. Vol. 19. P. 433—437.En-zhi Gao, Hong-wei Li, Hong-chaoKou, Hui Chang, Jinshan Li, Lian Zhou. Influences of material parameters on deep drawing of thin-walled hemispheric surface part. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2009. Vol. 19. P. 433— 477.Jie Wu, Zengsheng Ma, Yichun Zhou, Chunsheng Lu. Prediction of failure modes during deep drawing of metal sheets with nickel coating // J. Mater. Sci. Technol. 2013. Vol. 29. No. 11. P. 1059—1066.Jie Wu, Zengsheng Ma, Yichun Zhou, Chunsheng Lu. Prediction of failure modes during deep drawing of metal sheets with nickel coating. J. Mater. Sci. Technol. 2013. Vol. 29. No. 11. P. 1059—1066.Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1967.Isachenkov E.I. Shtampovka rezinoy i gidkostu [Rubber and liquid forming]. Moscow: Mashinostroenie, 1967.Бирюков Н.М. Формообразование деталей из листового материала гидроэластичной средой по жесткому пуансону: Пат. 2212970 (РФ). 2003.Birukov N.M. Formoobrazovanie detaley iz listovogo ma-teriala gidroelastichnoy sredoy po gostkomu puansonu [Sheet metal forming by hydro-elastic fluid long solid punch]: Pat. 2212970 (RF). 2003.Томилов М.Ф., Шагунов А.В. Способ вытяжки эластичной средой: Пат. 2162759 (РФ). 2001.Tomilov M.F., Shagunov A.V. Sposob vitygki elastichnoy sredoy [Forming method by elastic fluid]: Pat. 2162759 (RF). 2001.Головлев В.Д. Расчеты процессов листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1974.Golovlev V.D. Rascheti processov listovoy shtampovki [Designing of sheet metal forming processes]. Moscow: Mashinostroenie, 1974.Sannders W.T. Deep Drawing method and apparatus: Pat. 3494169 (USA). 1970.Sannders W.T. Deep Drawing method and apparatus: Pat. 3494169 (USA). 1970.Bor-Tsuen Lin, Kun-Min Huang, Chun-Chih Kuo, Wen-Ting Wang. Improvement of deep drawability by using punch surfaces with microridges // J. Mater. Process. Technol. 2015. Vol. 225. P. 275—285.Bor-Tsuen Lin, Kun-Min Huang, Chun-Chih Kuo, Wen-Ting Wang. Improvement of deep drawability by using punch surfaces with microridges. J. Mater. Process. Technol. 2015. Vol. 225. P. 275—285.Walde T., Riedel H. Simulation of earing during deep drawing of magnesium alloy AZ31 // Acta Mater. 2007. Vol. 55. P. 867—874.Walde T., Riedel H. Simulation of earing during deep drawing of magnesium alloy AZ31. Acta Mater. 2007. Vol. 55. P. 867—874.Мошнин Е.Н. Технология штамповки крупногабаритных деталей. М.: Машиностроение, 1973.Moshnin Е.N. Tehnologiy shtampovki krupno gabaritnih detaley [Forming technique large machine part]. Mos-cow: Mashinostroenie, 1973.Попов И.П., Зимарёв М.В., Нестеренко Е.С. Усовершенствование процессов штамповки тонкостенных конических деталей // Заготовит. про-ва в машиностр. 2012. No. 7. С. 18—21.Popov I.P., Zimarev M.V., Nesterenko E.S. Usovershenstvovanie processov shtampovki tonkostennih konicheskih detaley [Improvement of thin wall cone shape parts’ forming]. Zagotovitelnie proizvodstva v mashinostroenii. 2012. No. 7. P. 18—21.Нестеренко Е.С., Попов И.П., Кузин А.О. Моделирование операции двухугловой гибки в штампе с упругим элементом // Изв. СНЦ РАН. 2016. Т. 18. No. 4. С. 25—30.Nesterenko E.S., Popov I.P., Kuzin A.O. Modelirovanie operatsii dvuhuglovoiy gibki v shtampe s uprugim prigi-mom [Modeling of operation two-angular are flexible in a stamp with an elastic element]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2016. Vol. 18. No. 4. P. 25—30.Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин: Учеб. пос. для вузов. М.: Машиностроение, 1987.Boyarshinov S.V. Osnovi stroitelnoy mahaniki mash-in [Bases of machinery structural analyses]. Moscow: Mashinostroenie, 1987.Davis J.R. Heat-resistant materials. ASM International, 1997.Davis J.R. Heat-resistant materials. ASM International, 1997.Nesterenko. E. Stamping of hemispheric surface parts in die tool equipped with steel elastic element // Key Eng. Mater. 2016. Vol. 684. Р. 234—241.Nesterenko E. Stamping of hemispheric surface parts in die tool equipped with steel elastic element. Key Eng. Mater. 2016. Vol. 684. Р. 234—241.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.