Примеры использования компьютерных программ моделирования

Исследование технологии штамповки детали «Корпус».

Поковку детали «Корпус» получают методом горячей объемной штамповки в изотермических условиях на гидравлическом прессе. Материал детали — алюминиевый сплав АК 4-1.

Цель компьютерного моделирования заключается в исследовании влияния геометрических параметров поковки и фактора трения на течение металла в ручье штампа, а также возможное образование штамповочного дефекта — складки.

Анализ поковки, представленной на рис. 2.12, показывает, что заполнение матрицы обеспечивается за счет смещения металла заготовки вдоль ее оси в прямом и обратном направлениях относительно движения пуансона. В конце рабочего хода пресса наблюдается незначительное течение металла в радиальном направлении. Этим обусловлено заполнение бобышек. Последовательность заполнения бобышек следующая. Сначала происходит заполнение трех малых бобышек, симметрично расположенных, после чего следует заполнение большой бобышки (см. рис. 2.12).

Заполнение матрицы деформируемым металлом будет зависеть, при прочих равных условиях, от следующих параметров: 1) геометрии инструмента (пуансона и матрицы); 2) условий контактного трения; 3) температурных условий деформирования. В табл. 2.3 приводятся значения параметров, влияние которых исследуется.

Таблица 2.3

Значения параметров, влияющих на течение металла

Параметр

Значение

Глубина центральной полости Н, мм

62,7; 45; 32; 25; 17; 14,5

Фактор трения

0,133; 0,138; 0,16; 0,21; 0,23; 0,26; 0,297; 0,32; 0,37; 0,41; 0,47

В отличие от существующей схемы изготовления — горячая открытая штамповка по образующей («плашмя») — при закрытой штамповке характер течения деформируемого металла в матрице более сложный. В очаге деформации, как отмечалось ранее, наблюдается комбинированное течение материала. Как следствие этого, высока вероятность появления на поковке кузнечных дефектов — складок, а также высока вероятность незаполнения полости ручья нижнего инструмента (матрицы). Компьютерное моделирование, например с применением системы QForm, позволяет на этапе разработки технологии избежать ошибок при построении чертежа поковки, при выборе необходимого числа операций и при конструировании штампа.

Поковка детали «Корпус»

Рис. 2.12. Поковка детали «Корпус»

Этапы заполнения полости нижнего инструмента (матрицы) в процессе горячей изотермической штамповки детали «Корпус» иллюстрирует рис. 2.13.

Этапы заполнения матрицы

Рис. 2.13. Этапы заполнения матрицы:

а — исходная заготовка; б — прямое выдавливание; в — обратное

выдавливание; г — заполнение малых бобышек; д — заполнение большой бобышки

Анализ результатов моделирования показывает, что глубина центральной полости Н оказывает влияние на течение материала при заполнении большой бобышки. При максимальном значении Н, равном 62,7 мм (см. табл. 2.3), становится возможным избежать появления складки при формировании бобышки и получить качественную поковку с минимальными припусками на обработку резанием. Рисунок 2.14 иллюстрирует схему измерения протяженности дефекта, полученного в результате выполнения моделирования в системе QForm. Зависимость протяженности дефекта от глубины центральной полости Н может быть аппроксимирована функцией

где А0, Ал, к — коэффициенты; А0 = 3,2 мм, А1 = 10 мм, к = 13 мм (для температуры Т = 430 °С); А0 = 4,6 мм, А1 = 11 мм, к = 11 мм (для температуры Т = 470 °С).

Рисунок 2.15 иллюстрирует приведенную выше зависимость. Увеличение глубины Н приводит к уменьшению протяженности дефекта. Существенное уменьшение протяженности дефекта наблюдается при увеличении глубины Н в диапазоне от 30 мм до 45 мм.

Влияние глубины полости Н на протяженность дефекта

Рис. 2.14. Схема измерения дефекта

Рис. 2.15. Влияние глубины полости Н на протяженность дефекта:

х — температура штамповки 470 °С; ? — температура штамповки 430 °С;-— уравнение (1)

Влияние фактора трения на течение материала при горячей изотермической штамповке детали «Корпус» иллюстрирует рис. 2.16. Моделирование проведено только для случая штамповки при температуре 470 °С. Увеличение фактора трения приводит к уменьшению протяженности дефекта, что связано с увеличением площади контакта между инструментом и деформируемой заготовкой. С одной стороны, это приводит к увеличению силы деформирования; с другой — к более равномерному течению материала по площади контакта вне зависимости от направления.

Влияние фактора трения на протяженность дефекта

Рис 2.16. Влияние фактора трения на протяженность дефекта:

X — Я = 62,7 мм; а — Я = 32 мм

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >