Підвищення ефективності роботи протяжного інструмента для обробки деталей типу втулка - Мезенцев, Олександр Олександрович; Mezentsev, Oleksandr (ЦНТУ, 2025)
Із застосуванням сучасних програмних комплексів вдосконалена модель процесу деформуючого протягування отворів у деталях типу втулка із найбільш розповсюджених конструктивних матеріалів, а саме – сірого чавуну СЧ20, сталей марок 20, 45 та латуні Л62, яка дозволяє аналітично методом кінцевих елементів визначати зміну форми деталі, напружений стан металу у середовищі деформації, а також енергетичні та силові параметри процесу. Встановлено характерні особливості характеру зміни розмірів оброблюваного отвору в залежності від товщини стінки та матеріалу деталі типу втулка. Підтверджено, що зміна кінцевого розміру отвору, а також деформація втулок по торцям залежить від механічних характеристик оброблюваного матеріалу та заданих геометричних параметрів робочого деформуючого елемента протяжки. Проведені дослідження підтверджують адекватність створеної моделі реальному процесу обробки. Очікуваний річний економічний ефект від впровадження результатів досліджень при вдосконаленні конструкції, виробництві та подальшій експлуатації запропонованого протяжного інструменту складає 2934000 грн. Актуальність: Проведені дослідження процесу протягування отворів у деталях типу втулка з використанням програмних комплексів, що використовують метод кінцевих елементів, дозволили підібрати раціональні параметри протяжного інструмента, а саме – геометричні параметри його робочих елементів та їх взаємне розташування у складі модульної конструкції деформуючої прошивки. Практичне значення: Отримані результати моделювання дозволяють вдосконалювати технологічний процес та протяжний інструмент для даного виду обробки металів, а також оцінити ефективність використання наявних протяжних верстатів та гідравлічних пресів для деформуючого протягування за даною схемою. Using modern software packages, an improved model of the process of deforming broaching of holes in sleeve-type parts made of the most common structural materials – namely grey cast iron, steels grades 20 and 45, and brass L62 – has been developed. This model allows for analytical determination using the finite element method of shape changes in the part, the stress state of the metal in the deformation zone, as well as energy and force parameters. Characteristic features of the change in dimensions of the processed hole depending on the wall thickness and the material of the sleeve-type part have been identified. It has been confirmed that the change in the final size of the hole, as well as the deformation of the bushings at the ends, depends on the mechanical characteristics of the processed material and the specified geometric parameters of the working deforming element of the broach. The conducted studies confirm the adequacy of the developed model to the real processing procedure. The expected annual economic effect from the implementation of research results in improving the design, production and further operation of the proposed drawing tool is 2,934,000 UAH. Relevance: The studies of the broaching process of holes in sleeve-type parts using software based on the finite element method enabled the selection of optimal parameters of the broaching tool, particularly the geometric parameters of its working elements and their mutual arrangement within the modular design of the deforming broach. Practical significance: The obtained modeling results allow for improvement of the technological process and the broaching tool for this type of metal processing, as well as for evaluating the efficiency of using existing broaching machines and hydraulic presses for deforming broaching based on this method.
Increasing the efficiency of the broaching tool for processing bushing-type parts
Keywords: деформуюче протягування; метод кінцевих елементів; енергосилові параметри; втулка; сірий чавун; сталь; латунь; deforming broaching; finite element method; energy-force parameters; sleeve; grey cast iron; steel; brass