Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2016, № 7. Часть 1

Министерство образования и науки Российской Федерации 
 
Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Тульский государственный университет» 
 

 
 
 
16+ 
ISSN 2071-6168 
 
 
 
ИЗВЕСТИЯ  
ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 
 
 
 
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ 
 
 
Выпуск 7 
 
 
Часть 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Тула 
Издательство ТулГУ 
2016 

УДК 621.86/87                                                                             ISSN 2071-6168 
 
 
Известия Тульского государственного университета. Технические науки.  
Вып. 7. Ч. 1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2016. 270 с.
 
Рассматриваются научно-технические проблемы технологии и оборудования обработки металлов давлением, машиностроения и машиноведения, приборостроения, метрологии и информационно-измерительных 
приборов и систем, технологий и оборудования обработки металлов резанием, электротехники, информатики, вычислительной техники, обработки 
и защиты информации. 
Материалы предназначены для научных работников, преподавателей вузов, студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике 
технических наук. 
 
 
Редакционный совет 
 
М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ – зам. председателя, 
В.В. ПРЕЙС – главный редактор, А.А. МАЛИКОВ – отв. секретарь, 
И.А. БАТАНИНА, О.И. БОРИСКИН, А.Ю. ГОЛОВИН, В.Н. ЕГОРОВ, 
В.И. ИВАНОВ, Н.М. КАЧУРИН, В.М. ПЕТРОВИЧЕВ  
 
 
Редакционная коллегия 
 
О.И. Борискин (отв. редактор), С.Н. Ларин (зам. отв. редактора), 
Б.С. 
Яковлев 
(отв. 
секретарь), 
И.Л. 
Волчкевич, 
Р.А. 
Ковалев,  
М.Г. Кристаль, А.Д. Маляренко (Республика Беларусь), А.А. Сычугов,  
Б.С. Баласанян (Республика Армения), А.Н. Чуков  
 
Подписной индекс 27851 
по Объединённому каталогу «Пресса России» 
 

Сборник 
зарегистрирован 
в 
Федеральной 
службе по надзору в сфере связи, информационных 
технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).  
ПИ № ФС77-61104 от 19 марта 2015 г.  
«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих 
научных 
журналов 
и 
изданий, 
выпускаемых 
в 
Российской Федерации, в которых должны быть 
опубликованы научные результаты диссертаций на 
соискание учёной степени доктора наук 
 
 
© Авторы научных статей, 2016 
© Издательство ТулГУ, 2016 

Технологии и оборудование обработки металлов давлением 
 

 
5

При анализе процесса принимали, что 
ρ
ρ
σ
=
σ
2,0
s
. Это значение 

ρ
σ
2,0
 соответствует тому условию, что при 
0
ρ
=
ρ
, 
0
s
s ≈
. Результаты расчетов 
предельных 
возможностей 
формоизменения 
представлены  
на рис. 2.  
 

 
Рис. 2. Графические зависимости изменения 
пр
об
К
 от α :  

кривая 1  – сталь 08кп; кривая 2 – алюминиевый сплав АМг6 
 
Были определены лучшие углы конусности матрицы, значения которых находятся в интервалах 15…20°. Они соответствуют максимальной 

величине предельного коэффициента обжима 
пр
об
К
. Значение предельного 

коэффициента обжима 
пр
об
К
 для алюминиевого сплава АМг6 несколько 
меньше, чем при обжиме данных  заготовок из стали 08кп. 
Был произведен теоретический анализ предельных возможностей 
формоизменения при обжиме трубных заготовок из анизотропных материалов, связанных с потерей устойчивости свободной части заготовки.  
На рис. 3 показаны зависимости изменения параметра 
0
0 / s
h
 при 
осадке заготовки от степени деформации 
x
ε  (где 0r =50 мм; 
0
s =4 мм; 

05
,0
=
µ
) для алюминиевого сплава АМг6 и стали 08кп при данных механических характеристиках материалов заготовок: сталь 08кп – 
15
,
377
0 =
σi
 
МПа; 
9,
488
=
A
 МПа; 
48
,0
=
n
; 
817
,0
=
ρ
R
, 
783
,0
=
θ
R
; алюминиевый 

сплав АМг6 – 
19
,
194
0 =
σi
 МПа; 
11
,
275
=
A
 МПа; 
256
,0
=
n
; 
67
,0
=
ρ
R
; 

54
,0
=
θ
R
 [87].  
Анализ результатов позволил выявить, что с повышением степени 
деформации устойчивость заготовки и соответственно значение 
0
0 / s
h
 
уменьшаются и после достижения минимального значения начинают возрастать, что связано с увеличением толщины стенки детали, упрочнением 
материала заготовки и уменьшением ее высоты. Выведенные выражения 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 1 
 

 
6

справедливы до 
6
/
0
≤
cp
R
h
. При значительных отношениях 
cp
R
h /
0
 в ма
териале заготовке возникают два выпученных участка на расстоянии от 
торцов до их середин 
4
/
h
l =
. 
 

 
 
Рис. 3. Графические зависимости изменения величины 
0
0 / s
h
 от x
ε : 
1 – сталь 08кп; 2 – алюминиевый сплав АМг6 
 
Графики зависимости изменения параметра 
0
0 / s
h
 от степени деформации 
x
ε  и параметра деформационного упрочнения n  показаны на 
рис. 4. Расчеты производились при следующих механических характеристиках материала заготовки: 
15
,
377
0 =
σi
 МПа; 
9,
488
=
A
 МПа; 
48
,0
=
n
; 
817
,0
=
ρ
R
, 
783
,0
=
θ
R
 ( 0r =50 мм; 0
s =4 мм; 
05
,0
=
µ
). Установлено, что с 

увеличением показателя деформационного упрочнения n  относительная 
величина 
0
0 / s
h
 возрастает, значит, значительно  улучшаются условия деформирования. 
На рис. 5 показаны зависимости изменения относительной величины 

xкк
σ
σ
=
σ
ρ
/
max
 от коэффициента обжима 
об
K
 при разных степенях де
формации 
x
ε . Расчеты производились для заготовки трубной формы из 
стали 08кп и высоты цилиндрической части 
150
0 =
h
 мм и угле конусности 

матрицы 
o
20
=
α
. Выявлено, что с увеличением коэффициента обжима 

об
K
 относительная величина напряжений σ  возрастает. Когда напряжение достигает значения 
1
=
σ
, то происходит образование складок,  
что является дефектом, и определяется предельным коэффициентом обжи
ма 
пр
об
K
. 

Технологии и оборудование обработки металлов давлением 
 

 
7

 
Рис. 4. Графические зависимости изменения 
0
0 / s
h
 от x
ε  и n   

 
На рис. 6 показано изменение предельного коэффициента обжима 
пр
об
K
 от степени деформации 
x
ε  (
o
20
=
α
) при разных значениях относи
тельной величины высоты цилиндрической части заготовки 
0
0
0
/ s
h
h =
 из 
стали 08кп.  
 

 
Рис. 5. Графические зависимости изменения σ  от 
об
K
 

 

 
Рис. 6. Графические зависимости изменения 
пр
об
K
 от x
ε :  

кривая 1 – 
10
0 =
h
; кривая 2 – 
20
0 =
h
; кривая 3 – 
30
0 =
h
 

Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 1 
 

 
8

После анализа этих зависимостей было установлено, что с увеличением величины степени деформации x
ε  предельный коэффициент обжима 

пр
об
K
 уменьшается. Увеличение относительной высоты цилиндрической 

части заготовки 0
h  приводит к росту предельного коэффициента обжима 

пр
об
K
 в исследуемом диапазоне изменения технологических параметров. 
Работа выполнена в рамках грантов РФФИ № 16-48-710014 и №1548-03234, №14-08-00066. 
 
Список литературы 
 
1. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с. 
2. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с. 
3. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. 
М.: Машиностроение, 1986. 136 с. 
4. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: 
Машиностроение, 1998. 446 с. 
5. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 
2000. 195 с. 
 
Грязев Михаил Васильевич, д-р техн. наук, проф., ректор, mpf-tula@rambler.ru, 
Россия, Тула, Тульский государственный университет, 
 
Ларин Сергей Николаевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, mpf
tula@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет, 
 
Черняев Алексей Владимирович, д-р техн. наук, проф., mpf-tula@rambler.ru, 
Россия, Тула, Тульский государственный университет 
 
LIMIT THE POSSIBILITY OF FORMING AT CRIMP TUBE STOCK MATRIX THE 
CONICAL SHAPE 
 
M.V. Gryazev, S.N. Larin, A.V. Chernyaev  
 
In the method of the base, which is based on a joint decision of approximate differential equations of equilibrium and yield conditions, taking into account interfaces on the borders of plots mathematical model was developed crimp tube Zago-reparation in the conicalshaped matrix that allows to determine the stress-strain state of the blank and power parameters of the process and takes into account mechanical properties of the material. 
Key words: crimp, matrix deformation, strength, power. 
 
Gryazev Michail Vasilievich, doctor of technical sciences, professor, the Rector, 
mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University, 

Технологии и оборудование обработки металлов давлением 
 

 
9

Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of chair, 
mpf-tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University, 
 
Chernyaev Aleksey Vladimirovich, doctor of technical sciences, professor, mpf
tula@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University 
 
 
 
 
 
УДК 621.7.01; 621.7.04 
 
ВЫТЯЖКА ВЫСОКИХ КВАДРАТНЫХ КОРОБОК 
 
В.Д. Кухарь, А.Н. Малышев, Ю.В. Бессмертная 
 
Представлены теоретические результаты по вытяжке высоких квадратных 
коробок. 
Ключевые слова: вытяжка, квадратная коробчатая деталь, сила, напряжение, деформация. 
 
Согласно рекомендациям В.П. Романовского под высокой квадратной коробкой понимается коробка с соотношениями высоты к ширине 
8,0
...
6,0
/
>
B
Hпр
, где 
пр
H
 и B  – высота детали с учетом припуска на об
резку и ширина (длина) коробчатой детали квадратного поперечного сечения соответственно. Такие коробки получают многооперационной вытяжкой, где на первых переходах получают цилиндрические полуфабрикаты, а 
на последнем из них формируют квадратную коробчатую деталь. 
Рассмотрим процесс вытяжки высокой квадратной коробки со сторонами  45 мм и высотой 50 мм, толщиной 1.5 мм (рис. 1). Материал заготовки – сталь 08кп. 
В зависимости от общего коэффициента вытяжки и относительной 
толщины заготовки было определено, что для получения детали с указанными геометрическими размерами необходимы два перехода, на первом из 
которых из заготовки диаметром 110 мм получаем цилиндрический стакан 
диаметром 75 мм, на втором переходе вытяжки из него делаем квадратную 
коробку [1]. 
В качестве оборудования был выбран гидравлический пресс номинальной силой 50 МН, скорость ползуна 50 мм/с [2]. Коэффициент трения 
µ=0.15. Зазор между матрицей и прижимом устанавливается минимально 
необходимым для данной толщины заготовки, и позволяющим не защемлять заготовку, но препятствовать образованию складок. 
Расчетные схемы двухоперационного процесса вытяжки «кругцилиндр – квадрат» представлены на рис. 2.