Вдосконалення технології виготовлення порожнистих циліндричних деталей автомобілів шляхом уточнення технологічних розрахункових залежностей

Автор(и)

  • Руслан Григорович Пузир Коледж Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського, Україна https://orcid.org/0000-0001-9791-9002
  • Віктор Терентійович Щетинін Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, Україна https://orcid.org/0000-0003-0764-0396
  • Віктор Васильович Воробйов Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, Україна https://orcid.org/0000-0002-3446-4714
  • Олександр Федорович Саленко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-5685-6225
  • Роман Григорович Аргат Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, Україна https://orcid.org/0000-0001-9247-5297
  • Тетяна Владиславівна Гайкова Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, Україна https://orcid.org/0000-0002-6972-3210
  • Сергій Валерійович Яхін Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0042-0844
  • Володимир Вячеславович Муравльов Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3221-0411
  • Юлія Борисівна Скоряк Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-9220-1827
  • Ігор Станіславович Негребецький Полтавський державний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-1122-4152

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244241

Ключові слова:

технологічний процес, оснащення матриця, витягування, пластична деформація, плоска заготовка, радіус закруглення, меридіональні напруження

Анотація

Показано, що технологічна підготовка виробництва становить 20–70% від загальної трудомісткості технічної підготовки і скорочення її трудомісткості дозволить підвищити гнучкість виробництва. Велика роль в цьому відводиться прикладним програмам кінцево-елементного моделювання. Однак для підприємств одиничного і дрібносерійного виробництва такі програмні комплекси іноді придбати не вдається в силу різних причин. Тому тут використовують спеціальні емпіричні та аналітичні розрахункові моделі, які виявилися досить ефективними в типових процесах металообробки. На прикладі витягування циліндричної порожнистої деталі показано вдосконалення аналітичної залежності для розрахунку меридіональних напружень, що розтягують. В існуючих аналітичних моделях процесу вигинаючий момент враховувався додатковими напруженнями, які підсумовувалися до основних напружень. Однак такий підхід лише наближено описував процес деформації. Уточнити існуючі аналітичні залежності вдалося введенням в диференціальні рівняння рівноваги члена, що враховує вигинаючий момент, який діє в меридіональному напрямку при переході заготовкою закруглення на ребрі матриці. Аналіз отриманого виразу показав, що вигин заготовки викликає появу розтягуючих меридіональних напружень, які залежать від співвідношення квадратів товщини заготовки і радіуса закруглення матриці. Збіг результатів розрахункових даних для чисельної та теоретичної моделей спостерігався для малих величин радіусів закруглення матриці 1–2 мм, чим підтверджується адекватність аналітичного рішення. У чисельній моделі є екстремальна точка, де напруження, що розтягують, мають мінімум, а після неї починають зростати, це відповідає радіусу закруглення матриці 5 мм

Біографії авторів

Руслан Григорович Пузир, Коледж Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського

Доктор технічних наук, доцент

Відділення машинобудування

Віктор Терентійович Щетинін, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра машинобудування

Віктор Васильович Воробйов, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машинобудування

Олександр Федорович Саленко, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Доктор технічних наук, професор

Кафедра конструювання машин

Роман Григорович Аргат, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра машинобудування

Тетяна Владиславівна Гайкова, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра транспортних технологій

Сергій Валерійович Яхін, Полтавський державний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра галузеве машинобудування

Володимир Вячеславович Муравльов, Полтавський державний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра галузеве машинобудування

Юлія Борисівна Скоряк, Полтавський державний аграрний університет

Асистент

Кафедра галузеве машинобудування

Ігор Станіславович Негребецький, Полтавський державний аграрний університет

Старший викладач

Кафедра галузеве машинобудування

Посилання

  1. Rojek, I. (2016). Technological process planning by the use of neural networks. Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing, 31 (1), 1–15. doi: https://doi.org/10.1017/s0890060416000147
  2. Dima, I. C., Grabara, J. (2013). The Constructive and Technological Preparation of Production. Industrial Production Management in Flexible Manufacturing Systems, 68–109. doi: https://doi.org/10.4018/978-1-4666-2818-2.ch003
  3. Puzyr, R., Kukhar, V., Maslov, A., Shchipkovsky, Y. (2018). The Development of the Method for the Calculation of the Shaping Force in the Production of Vehicle Wheel Rims. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 30. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.20128
  4. Khrustaleva, I. N., Lyubomudrov, S. A., Romanov, P. I. (2018) Automation of technological preparation of production in single-unit and small-batch manufacturing. St. Petersburg polytechnic university journal of engineering science and technology, 24 (01), 113–121. doi: https://doi.org/10.18721/JEST.240111
  5. Puzyr, R., Klimov, E., Chernish, A., Chernenko, S., Sira, Y. (2021). The Optimal Conditions for Adding Strain to the Deformation Zone During the Expansion of Automobile Pipe Adapters. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV, 104–113. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-77719-7_11
  6. Tipner, L. M., Ishakova, N. R., Yeltsin, B. N. (2019). Problems of organization in conditions of unit and small batch production. Journal of Economy and Business, 5-3, 97–102. doi: https://doi.org/10.24411/2411-0450-2019-10733
  7. Prasad, N. (2012). Small-Scale Activities and Productivity Divide. SSRN Electronic Journal. doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.2323421
  8. Sigmund, O., Maute, K. (2013). Topology optimization approaches: A comparative review. Structural and Multidisciplinary Optimization, 48 (6), 1031–1055. doi: https://doi.org/10.1007/s00158-013-0978-6
  9. Safarov, D. T., Fedorov, K. A., Ilyasova, A. I. (2016). Algorithms development of making special techniques in APQP manufacturing process of automotive components. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 134, 012036. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/134/1/012036
  10. Puzyr, R. H., Shchetynin, V. T., Arhat, R. H., Sira, Y. B., Muravlov, V. V., Kravchenko, S. I. (2021). Numerical modeling of pipe parts of agricultural machinery expansion by stepped punches. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1018, 012013. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1018/1/012013
  11. Puzyr, R., Markov, O., Savielov, D., Chernysh, A., Sira, Y. (2021). Finite-Element Simulation of the Process of the Tubular Workpiece Expansion in the Manufacture of Automotive Parts. Advanced Manufacturing Processes II, 433–442. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-68014-5_43
  12. Salenko, Y., Puzyr, R., Shevchenko, O., Kulynych, V., Pedun, O. (2020). Numerical Simulation of Local Plastic Deformations of a Cylindrical Workpiece of a Steel Wheel Rim. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 442–451. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_43
  13. Haikova, T., Puzyr, R., Dragobetsky, V., Symonova, A., Vakylenko, R. (2020). Finite-Element Model of Bimetal Billet Strain Obtaining Box-Shaped Parts by Means of Drawing. Advances in Design, Simulation and Manufacturing II, 85–94. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22365-6_9
  14. Markov, O., Gerasimenko, O., Khvashchynskyi, A., Zhytnikov, R., Puzyr, R. (2019). Modeling the techological process of pipe forging without a mandrel. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (99)), 42–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.167077
  15. Popov, E. A. (1977). Osnovy teorii listovoy shtampovki. Moscow: Mashinostroenie, 278.
  16. Wang, X., Cao, J. (2000). An Analytical Prediction of Flange Wrinkling in Sheet Metal Forming. Journal of Manufacturing Processes, 2 (2), 100–107. doi: https://doi.org/10.1016/s1526-6125(00)70017-x
  17. Yakovlev, S. S., Remnev, K. S., Kalashnikov, A. E. (2012). Poterya ustoychivosti flanca anizotropnoy zagotovki pri vytyazhke osesimmetrichnyh detaley. Obrabotka materialov davleniem, 1 (30), 156–163.
  18. Romanovskiy, V. P. (1979). Spravochnik po holodnoy shtampovke. Leningrad: Mashinostroenie, 520.
  19. Arhat, R., Puzyr, R., Shchetynin, V., Moroz, M. (2021). The Manufacture of Cylindrical Parts by Drawing Using a Telescopic Punch. Advanced Manufacturing Processes II, 363–372. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-68014-5_36
  20. Zheng, K., Politis, D. J., Wang, L., Lin, J. (2018). A review on forming techniques for manufacturing lightweight complex – shaped aluminium panel components. International Journal of Lightweight Materials and Manufacture, 1 (2), 55–80. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2018.03.006
  21. Lee, E.-H., Stoughton, T. B., Yoon, J. W. (2017). A yield criterion through coupling of quadratic and non-quadratic functions for anisotropic hardening with non-associated flow rule. International Journal of Plasticity, 99, 120–143. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2017.08.007
  22. Stoughton, T. B. (2002). A non-associated flow rule for sheet metal forming. International Journal of Plasticity, 18 (5-6), 687–714. doi: https://doi.org/10.1016/s0749-6419(01)00053-5
  23. Liu, X., Fakir, O. E., Meng, L., Sun, X., Li, X., Wang, L. (2018). Effects of lubricant on the IHTC during the hot stamping of AA6082 aluminium alloy: Experimental and modelling studies. Journal of Materials Processing Technology, 255, 175–183. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.12.013
  24. Hartl, C. (2005). Research and advances in fundamentals and industrial applications of hydroforming. Journal of Materials Processing Technology, 167 (2-3), 383–392. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.06.035
  25. G.-Romeu, M. L., de Ciurana, Q. (2004). Design and Manufacturing Assistance Tool for Drawing Sheet Metal Parts. Cooperative Design, Visualization, and Engineering, 123–132. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-540-30103-5_14
  26. Araghi, B. T., Manco, G. L., Bambach, M., Hirt, G. (2009). Investigation into a new hybrid forming process: Incremental sheet forming combined with stretch forming. CIRP Annals, 58 (1), 225–228. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.03.101
  27. Zein, H., El-Sherbiny, M., Abd-Rabou, M., El Shazly, M. (2013). Effect of Die Design Parameters on Thinning of Sheet Metal in the Deep Drawing Process. American Journal of Mechanical Engineering, 1 (2), 20–29. doi: https://doi.org/10.12691/ajme-1-2-1
  28. Vladimirov, I. N., Pietryga, M. P., Reese, S. (2010). Anisotropic finite elastoplasticity with nonlinear kinematic and isotropic hardening and application to sheet metal forming. International Journal of Plasticity, 26 (5), 659–687. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2009.09.008
  29. Gali, O. A., Riahi, A. R., Alpas, A. T. (2013). The tribological behaviour of AA5083 alloy plastically deformed at warm forming temperatures. Wear, 302 (1-2), 1257–1267. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.12.048
  30. Shi, Z., Wang, L., Mohamed, M., Balint, D. S., Lin, J., Stanton, M. et. al. (2017). A new design of friction test rig and determination of friction coefficient when warm forming an aluminium alloy. Procedia Engineering, 207, 2274–2279. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.10.994
  31. Afshin, E., Kadkhodayan, M. (2015). An experimental investigation into the warm deep-drawing process on laminated sheets under various grain sizes. Materials & Design, 87, 25–35. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.07.061
  32. Khandeparkar, T., Liewald, M. (2008). Hydromechanical deep drawing of cups with stepped geometries. Journal of Materials Processing Technology, 202 (1-3), 246–254. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.08.072
  33. Heftrich, C., Steinheimer, R., Engel, B. (2018). Rotary-draw-bending using tools with reduced geometries. Procedia Manufacturing, 15, 804–811. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.07.410
  34. Puzyr, R., Haikova, T., Majerník, J., Karkova, M., Kmec, J. (2018). Experimental Study of the Process of Radial Rotation Profiling of Wheel Rims Resulting in Formation and Technological Flattening of the Corrugations. Manufacturing Technology, 18 (1), 106–111. doi: https://doi.org/10.21062/ujep/61.2018/a/1213-2489/mt/18/1/106
  35. Slater, R. (1977). Engineering and Plasticity: Theory and Application to Metal Forming Processes. London: Macmillan, 432.
  36. Agarwal, R. P., Grace, S. R., O’Regan, D. (2002). Oscillation and Nonoscillation of Linear Ordinary Differential Equations. Oscillation Theory for Second Order Linear, Half-Linear, Superlinear and Sublinear Dynamic Equations, 13–92. doi: https://doi.org/10.1007/978-94-017-2515-6_2
  37. Il'yushin, A. A. (1948). Plastichnost'. Moscow-Leningrad: Gostehizdat, 376.
  38. Volmir, A. (1967). Ustoychivost' deformiruemyh sistem. Moscow: Nauka, 984.
  39. Taber, L. A. (1988). On a theory for large elastic deformation of shells of revolution including torsion and thick-shell effects. International Journal of Solids and Structures, 24 (9), 973–985. doi: https://doi.org/10.1016/0020-7683(88)90045-5
  40. Maslov, A., Batsaikhan, J., Puzyr, R., Salenko, Y. (2018). The Determination of the Parameters of a Vibration Machinef the Internal Compaction of Concrete Mixtures. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 12. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19545
  41. Prager, V. (1955). Probleme der plastizitätstheorie. Birkhäuser. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-0348-6928-7
  42. Puzyr, R., Savelov, D., Shchetynin, V., Levchenko, R., Haikova, T., Kravchenko, S. et. al. (2018). Development of a method to determine deformations in the manufacture of a vehicle wheel rim. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (94)), 55–60. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139534
  43. Haikova, T. V., Puzyr, R. H., Levchenko, R. V. (2020). Experimental Studies on the Stress-Strain State under Drawing Aluminum–Copper Bimetal Parts Rectangular in Plan. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 61 (4), 404–412. doi: https://doi.org/10.3103/s1067821220040033
  44. Arhat, R., Puzyr, R., Shchetynin, V., Puzyr, V., Haikova, T. (2021). The Contact Pressure in Drawing Parts Without Clamping the Workpiece Flange. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV, 12–20. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-77719-7_2
  45. Neto, D. M., Oliveira, M. C., Alves, J. L., Menezes, L. F. (2014). Influence of the plastic anisotropy modelling in the reverse deep drawing process simulation. Materials & Design, 60, 368–379. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.04.008
  46. Yoon, J. W., Dick, R. E., Barlat, F. (2011). A new analytical theory for earing generated from anisotropic plasticity. International Journal of Plasticity, 27 (8), 1165–1184. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2011.01.002
  47. Sosenushkin, E. N., Yanovskaya, E. A., Sosenushkin, A. E., Emel’yanov, V. V. (2015). Mechanics of nonmonotonic plastic deformation. Russian Engineering Research, 35 (12), 902–906. doi: https://doi.org/10.3103/s1068798x15120199
  48. Van der Put, M., Singer, M. F. (2003). Galois Theory of Linear Differential Equations. Grundlehren Der Mathematischen Wissenschaften. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-55750-7
  49. Barrett, J. H. (1969). Oscillation theory of ordinary linear differential equations. Advances in Mathematics, 3 (4), 415–509. doi: https://doi.org/10.1016/0001-8708(69)90008-5
  50. Džurina, J., Baculíková, B., Jadlovská, I. (2015). Kneser solutions of fourth-order trinomial delay differential equations. Applied Mathematics Letters, 49, 67–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.aml.2015.04.015
  51. Krasnov, M. L., Kiselev, A. I., Makarenko, G. I. (2002). Obyknovennye differencial'nye uravneniya. Zadachi i primery s podrobnymi resheniyami. Moscow: Editorial URSS, 256.
  52. Puzyr, R., Savelov, D., Argat, R., Chernish, A. (2015). Distribution analysis of stresses across the stretching edge of die body and bending radius of deforming roll during profiling and drawing of cylindrical workpiece. Metallurgical and Mining Industry, 1, 27–32.
  53. Kurpe, O., Kukhar, V., Puzyr, R., Burko, V., Balalayeva, E., Klimov, E. (2020). Electric Motors Power Modes at Synchronization of Roughing Rolling Stands of Hot Strip Mill. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240818
  54. Haikova, T., Puzyr, R., Savelov, D., Dragobetsky, V., Argat, R., Sivak, R. (2020). The Research of the Morphology and Mechanical Characteristics of Electric Bimetallic Contacts. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240847
  55. Markov, O. E., Aliiev, I. S., Aliieva, L. I., Hrudkina, N. S. (2020). Computerized and physical modeling of upsetting operation by combined dies. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 55 (3), 640–648.
  56. Hrudkina, N. (2021). Process modeling of sequential radial-direct extrusion using curved triangular kinematic module. FME Transactions, 49 (1), 56–63. doi: https://doi.org/10.5937/fme2101056h

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-29

Як цитувати

Пузир, Р. Г., Щетинін, В. Т., Воробйов, В. В., Саленко, О. Ф., Аргат, Р. Г., Гайкова, Т. В., Яхін, С. В., Муравльов, В. В., Скоряк, Ю. Б., & Негребецький, І. С. (2021). Вдосконалення технології виготовлення порожнистих циліндричних деталей автомобілів шляхом уточнення технологічних розрахункових залежностей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(1 (114), 56–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244241

Номер

Том 6 № 1 (114) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Ruslan Puzyr, Viktor Shchetynin, Viktor Vorobyov, Alexandr Salenko, Roman Arhat, Tetiana Haikova, Serhii Yakhin, Volodymyr Muravlov, Yuliia Skoriak, Igor Negrebetskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.