Остання редакція: 2016-06-16
Тези доповіді
УДК 621 777.1
Алиева Л. И. – к. т. н, доц.
Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск, Украина
СВОЙСТВА КИНЕМАТИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА
ПРОЦЕССОВ ВЫДАВЛИВАНИЯ
Для оперативного анализа используют метод кинематических элементов [1, 2], позволяющий описать сложные схемы течения при помощи элементарных модулей, решение для которых уже известно. Суммарная оценка величины приведенного давления в этом случае равна сумме приведенных давлений модулей, входящих в технологическую схему.
При анализе силового режима часто возникает задача учета дополнительных сил и кинематических воздействий, иногда виртуальных. Например, предполагая виртуальное перемещение полуматриц, давление их раскрытия находят путем линеаризации мощностей внешних сил относительно входящих скоростей [3], что по методу верхней оценки, т.е. при жестких кинематических элементах выполняется автоматически.
Исследование кинематических модулей для задач плоско-деформированного состояния показало, что треугольные модули с прямолинейными границами (рис. 1) обладают свойством обратимости, т.е. способности к определению приведенного давления при инверсии ‑ изменении направления векторов входной скорости по отношению к скорости выхода и при других сочетаниях векторов скоростей входа и выхода в зону деформации.
Рис. 1. Схема треугольного кинематического элемента
Рис. 2. Кинематически возможное разрывное поле скоростей, содержащее криволинейный треугольный элемент
Свойство трансформации решения, полученного для одного сочетания направлений векторов скорости на входе (вектор воздействия -) и на выходе (вектор истечения -) к другим сочетаниям векторов входа-выхода является важным свойством кинематического модуля, способствующим расширению возможностей его оперативного использования и приспособляемости. Это особенно важно в методе кинематических модулей, когда модуль данного вида необходимо оперативно встроить в конструкцию разрывного поля скоростей, описывающего течение металла в очаге деформации сложной конфигурации.
При продольном выдавливании решения, полученные для прямого выдавливания можно используя суперпозицию скоростей трансформировать для поля скоростей обратного выдавливания [4]. То есть, получив решение для варианта a-1 (см. рис.1), можно найти давление и для схемы течения b-1 и далее, путем инверсии направления векторов скоростей перейти к решению для схемы течения типа d-2. Для полей скоростей из треугольных элементов приведенное давление только оборачиванием можно получить практически для любой подобной схемы деформирования. Так для варианта направления вектора воздействия С и вектора истечения 1 при анализе сил раскрытия матриц приведенные давления определяют в последовательности:
; (1)
; , где: .
Технологические усилия выдавливания и раскрытия в разъёмных матрицах в значительной мере зависят от формы переходной кромки, нередко выполненной на деталях в виде радиусного перехода. Для анализа процессов выдавливания деталей с такими криволинейными формообразующими поверхностями используется криволинейный треугольный элемент [4, 5] (рис. 3).
Рис. 3. Разрывное поле и годограф скоростей для криволинейного
треугольного модуля.
Криволинейный модуль такого типа обладает ограниченным свойством обратимости. Формулу (2) распространяют и для определения усилия раскрытия разъёмной матрицы по аналогии со случаем анализа прямолинейным треугольным модулем [4, 6] (см. рис. 1). Это связано с невозможностью применения криволинейного треугольного элемента, используемого при продольном выдавливании, для анализа усилия раскрытия полуматриц когда воздействие под углом, отличающимся от 180°, вызывает нарушение принципа ортогональности, используемого при построении годографа скоростей для данного элемента.
Построение криволинейного модуля, подходящего для определения давлений раскрытия, выполнено исходя из условия обеспечения ортогональности векторов входной и выходной скоростей, откуда следует и ортогональность осей, на которых лежат центры дуг окружностей, ограничивающих кинематический элемент.
Таким образом, отличительной особенностью данного модуля является применение взаимно перпендикулярных осей I-I и II-II, на которых лежат центры радиусов дуг окружностей модуля (см. рис. 3).
Приведенное давление раскрытия в этом случае запишется в виде:
, (2)
где: ;
;
В формулу (2) входит параметр оптимизации b, значение которого необходимо подставлять в радианах. Как и в предыдущем случае, оптимальное значение b зависит от l. Зависимость представлена выражением:
. (3)
Сравнение приведенных способов определения усилия раскрытия показало снижение приведенного давления раскрытия матриц, получаемого для предлагаемого модуля по формуле (2). При расчете силовых параметров процесса с наиболее часто встречающимся соотношением λ > 0,7 снижение приведенного давления составляет 22…30%.
Построен криволинейный треугольный модуль для анализа давлений раскрытия горизонтально-разъемных матриц. Предложена расчетная зависимость, способствующая снижению верхних оценок приведенного давления раскрытия до 30%.
Применение уточненной зависимости для определения оптимальных значений угла b позволяет повысить точность верхних оценок при определении давлений выдавливания.
Список литературы- Джонсон У., Кудо Х. Механика процессов выдавливания металла. – М.: Металлургия, 1966. 317 с.
- Теория пластической деформации металлов. / Под. ред. Е.П. Унксова, А.Г.Овчинникова. – М.: Машиностроение, 1983. – 598с.
- Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1982. 217 с.
- Алюшин Ю.А., Еленев С.А. Теоретические основы энергетических методов расчета процессов обработки металлов давлением: Учебное пособие. РИСХМ. Ростов н/Д., 1987. 106 с.
- Алиев И.С. Методика моделирования силового режима процессов выдавливания в разъёмных матрицах // Металлургическая и горнорудная промышленность 2002 №№ 8-9 С. 458-462.
- Алиева Л. И. Верхняя оценка силовых параметров при выдавливании инструментом с криволинейным профилем / Л. И. Алиева, А. И. Лобанов, Р. С. Борисов // Удосконалення процесів і обладнання обробки тиском в металургії і машинобудуванні. Тематичн. зб. наук. пр. – Краматорськ : ДДМА, 2004. – С. 340–345.