|
4 Теоретическое исследование процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки В данной главе приведены результаты теоретического исследования процесса обжима трубчатых заготовок, совмещённого с утонением стенки при варьировании некоторых технологических параметров. Сложность учёта возможных эффектов процесса, таких как потеря устойчивости заготовки и набор толщины на стенке заготовки в зоне обжима затрудняют построение аналитических решений, описывающих поведение металла в данном процессе. Поэтому для анализа этого процесса более перспективными являются численные методы. Ниже, на базе метода конечных элементов, проведено исследование процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки. Показано влияние геометрических факторов, характеризующих форму и размеры заготовок, условий трения на границе контакта-инструмента и заготовки на силовые и деформационные параметры процесса и конечную форму получаемых изделий; 4.1 Расчётная схема процесса* Для исследования процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки используется модель, которая представляет собой половину меридионального сечения осесимметричной заготовки.. Расчётная схема процесса представлена на Рис. 4.1.1. Трубчатая заготовка 1 диаметром, равным диамётру большей ступени, и толщиной, равной или большей, чем толщина стенки ступени меньшего диаметра, проходя через промежуточную стадию обжима, вдавливается пуансоном 2 в кольцевой зазор между матрицей 3 и оправкой 4, которая в процессе деформирования остается неподвижной. При решении задачи на систему конечных элементов наложен ряд ограничений (граничных условий), отражающих картину течения материала в процессе деформирования: — рассматривается осесимметричное состояние, где ОЕ ось симметрии; |
Содержание Введение................................................................................................................. 4 1 Современное состояние процессов холодной штамповки и задачи исследования.................................................................................................................... 9 1.1 Интенсификации процессов холодной штамповки за счет совмещения технологических операций в одном переходе...........................9 1.2 Методы решения осесимметричных задачпластического формоизменения....................................................................................................... 23 1.3 Цель работы и задачи исследования.............................................. 28 2 Основные соотношения конечно-элементного анализа процессов упруго-пластического деформирования................................................................30 2.1 Вариационные подходы к решению задач методом конечного элем ента...................................................................................................................... 30 2.2 Основные соотношения метода конечных элементов..............34 2.3 Представление матрицы жесткости................................................ 38 2.4 Пластическая деформация.................................................................40 2.5 Оценка повреждаемости заготовок................................................. 43 2.6 Взаимодействие заготовки с инструментом................................ 44 2.7 Трение...................................................................................................... 46 2.8 Тестовая задача..................................................................................... 48 2.9 Основные результаты и выводы....................................................... 53 3 Теоретическое исследование процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки................................................................................... 54 3.1 Расчетная схема процесса...................................................................54 3.2 Исследование напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе деформирования..............................................................56 3.3 Влияние геометрии заготовки и условий трения на силовые и деформационные параметры процесса...............................................................63 3.4 Выдавливание трубчатой заготовки через коническую матрицу.........................................................................................................................89 54 3 Теоретическое исследование процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки С целью интенсификации процессов холодной объемной штамповки широкое распространение в промышленности получила операция обжим с утонением цилиндрических трубчатых заготовок. При этом отмечается, что на снижение стоимости производственной подготовки таких процессов большое влияние оказывает математическое моделирование технологических операций, позволяющее прогнозировать как напряженнодеформированное состояние заготовки, так и силу процесса, что в свою очередь позволяет подбирать необходимые параметры оборудования и оснастки [25]. Построение аналитических решений, описывающих поведение металла в данном процессе, представляется весьма трудоемкой задачей и осуществляется при значительных упрощениях. Поэтому более перспективными для анализа этого процесса являются численные методы. Таким образом, задачей теоретического исследования являлось моделирование на базе метода конечных элементов и исследование процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки при варьировании некоторых технологических параметров, характеризующих форму и размеры заготовок, условий трения на границе контакта инструмента и заготовки на силовые и деформационные параметры процесса и конечную форму получаемых изделий [35]. 3.1 Расчетная схема процесса Для исследования процесса обжима трубчатых заготовок с утонением стенки используется модель, которая представляет собой половину меридионального сечения осесимметричной заготовки. Расчетная схема процесса представлена на рис. 3.1. Трубчатая заготовка 1 диаметром, равным диаметру большей ступени, и толщиной, равной или большей, чем толщина стенки ступени меньшего диаметра, проходя через промежуточную стадию обжима, вдавливается пуансоном 2 в кольцевой зазор между матрицей 3 и оправкой 4, которая в процессе деформирования остается неподвижной. 55 Рис. 3.1. Расчетная схема процесса: 1 заготовка, 2 пуансон, 3 матрица, 4 -оправка При применении МКЭ исследуемая модель представляется через узловые точки, связанные структурными элементами. При решении задачи на систему требовалось наложить ряд ограничений (граничных условий), адекватно отражающих картину течения материала в процессе деформирования. Были сформированы и приняты следующие граничные условия (рис. 3.1): |