Вплив геометрії інструменту на силовий режим комбінованого радіально-прямого видавлювання з обтисненням

Abstract

A possibility has been investigated to use an energy method to calculate the energy-force parameters for the cold extrusion processes involving components of complex configuration. A mathematical model has been proposed for the process of combined sequential radial-direct extrusion with compression with the presence of triangular kinematic modules. The use of the triangular kinematic modules with curvilinear and straight-line boundaries has made it possible to describe the sites of intense deformation, which correspond to the steady stage of the deformation process. It has been proposed to apply an upper estimate of the power of forces that deform a kinematic module of the triangular shape of the transition zone from the radial flow of metal to direct extrusion. This has made it possible to derive the magnitude of the reduced deformation pressure in the analytical form as a function of the geometric and technological parameters of the extrusion process. The margin of error, compared to numerical calculations without the use of the upper estimate, does not exceed 0.2‒1 %. The role of an optimization parameter belongs to aÎ(0,1), which is responsible for the shape of the curvilinear boundary of the inner triangular kinematic module. We have derived an analytical expression for the optimal value of the α parameter and analyzed a change in the magnitude of the reduced deformation pressure at different ratios of the process geometric parameters. It has been established that the optimal values of the angle of inclination of the forming mandrel β lie between 20° and 30° for different ratios of the deformation process.It has been justified that the use of combined sequential extrusion in the manufacture of hollow components with a flange, when compared to the application of simple deformation schemes, improves the process technological possibilities. The lack of study of the schemes of the combined radial-direct extrusion process with the compression of components of the type of sleeve, as well as the lack of recommendations for calculating the energy force parameters of the process, have been confirmed. The calculation scheme of a given process, developed on the basis of an energy method, makes it possible to predict the force mode for the steady stage under different technological parameters of the deformation process. The data acquired on the estimation of the optimal parameters for tool configuration would help devise appropriate design and technology recommendationsИсследована возможность использования энергетического метода для расчета энергосиловых параметров процессов холодного выдавливания деталей сложной конфигурации. Предложена математическая модель процесса комбинированного последовательного радиально-прямого выдавливания с обжатием с наличием треугольных кинематических модулей. Использование кинематических модулей треугольной формы с криволинейными и прямолинейными границами позволило описать очаги интенсивной деформации, что соответствуют установившейся стадии процесса деформирования. Предложено использовать верхнюю оценку мощности сил деформирования кинематического модуля треугольной формы зоны перехода от радиального течения металла к прямому выдавливанию. Это позволило получить величину приведенного давления деформирования в аналитическом виде как функцию геометрических и технологических параметров процесса выдавливания. Погрешность по сравнению с численными расчетами без применения верхней оценки не превышает 0,2–1 %. Роль параметра оптимизации играет , который отвечает за форму криволинейной границы внутреннего треугольного кинематического модуля. Получено аналитическое выражение оптимального значения параметра  и проанализировано изменение величины приведенного давления деформирования при различных соотношениях геометрических параметров процесса. Установлено, что оптимальные значения угла наклона образующей оправки  находится в пределах от 20º до 30º для различных соотношений процесса деформирования.Обосновано, что использование комбинированного последовательного выдавливания при изготовлении пустотелых деталей с фланцем, по сравнению с использованием простых схем деформирования, повышает технологические возможности процесса. Подтверждена недостаточная изученность схем процесса комбинированного радиально-прямого выдавливания с обжатием деталей типа втулка и недостаток рекомендаций по расчету энергосиловых параметров процесса. Разработанная на основе энергетического метода расчетная схема данного процесса позволяет прогнозировать силовой режим для установившейся стадии при различных технологических параметрах процесса деформирования. Полученные данные оценки оптимальных параметров конфигурации инструмента будут способствовать разработке соответствующих конструкторско-технологических рекомендацийДосліджено можливості використання енергетичного методу для розрахунку енергосилових параметрів процесів холодного видавлювання деталей складної конфігурації. Запропоновано математичну модель процесу комбінованого послідовного радіально-прямого видавлювання з обтисненням з наявністю трикутних кінематичних модулів. Використання кінематичних модулів трикутної форми з криволінійними та прямолінійними межами дозволило описати осередки інтенсивної деформації, що відповідають сталій стадії процесу деформування. Запропоновано використовувати верхню оцінку потужності сил деформування кінематичного модуля трикутної форми зони переходи від радіальної течії металу до прямого видавлювання. Це дозволило отримано величину приведеного тиску деформування в аналітичному вигляді як функцію від геометричних та технологічних параметрів процесу видавлювання. Похибка у порівнянні із чисельними розрахунками без застосування верхньої оцінки не перевищує 0,2–1 %. Роль параметру оптимізації відіграє , що відповідає за форму криволінійної границі внутрішнього трикутного кінематичного модуля. Отримано аналітичний вираз оптимального значення параметра  та проаналізовано змінення величини приведеного тиску деформування за різних співвідношень геометричних параметрів процесу. Встановлено, що оптимальне значення кута нахилу твірної оправлення  знаходиться в межах від 20º до 30º для різних співвідношень процесу деформування.Обґрунтовано, що використання комбінованого послідовного видавлювання при виготовленні порожнистих деталей з фланцем, у порівнянні з використанням простих схем деформування, підвищує технологічні можливості процесу. Підтверджено недостатню вивченість схем процесу комбінованого радіально-прямого видавлювання з обтисненням деталей типу втулка та брак рекомендацій щодо розрахунку енергосилових параметрів процесу. Розроблена на основі енергетичного методу розрахункова схема даного процесу дозволяє прогнозувати силовий режим  для сталої стадії  для різних технологічних параметрів процесу деформування. Отримані дані щодо оцінки оптимальних параметрів конфігурації інструменту сприятиме розробці відповідних конструкторсько-технологічних рекомендаці