Введение к работе
Актуальность работы. В рыночных условиях современное развитие машиностроения предъявляет высокие требования к совершенствованию технологии, качеству и эксплуатационным характеристикам изделий при низкой себестоимости их производства. Одно из эффективных направлений связано с разработкой технологии, основанных на формообразовании деталей из листа, что позволяет успешно решать проблемы экономии материала и снижения трудоемкости изготовления деталей, с применением листовой штамповки позволяющие получать близкую форму и геометрию к готовому изделию.
Во многих отраслях промышленности и в первую очередь двигателестроения нашли широкое применение осесимметричные конические детали с переменной толщиной стенки (втулки, переходники, форсунки и т.п.). Существующие технологии изготовления подобных изделий либо трудозатраты или имеют низкий коэффициент использования металла за счёт использования более толстой листовой заготовки, которая снижает массовые характеристики изделий.
Наиболее проблематично получение конических деталей с переменной толщиной, когда цилиндрические пояски, расположенные со сторон большего и меньшего диаметров, значительно толще конической части.
Целью диссертационной работы является разработка научно-обоснованной методики проектирования процессов вытяжки с принудительным утонением плоской листовой заготовки и последующего обжима для осесимметричных конических деталей с размерами близкими к размерам готового изделия.
Для достижения поставленной цели в диссертации определены следующие задачи исследования:
-
выявить механизмы пластического деформирования и провести анализ напряженно-деформированного состояния процессов вытяжки с принудительным утонением круглой и кольцевой заготовки и последующего обжима цилиндрической заготовки с отверстием на донном участке;
-
установить предельные возможности процесса вытяжки с принудительным утонением круглой и кольцевой заготовки и последующего обжима цилиндрической заготовки с отверстием на донном участке;
-
установить основные параметры, влияющие на распределение толщины вдоль образующей детали для процесса вытяжки с принудительным утонением в коническую матрицу;
-
разработать методику проектирования процессов вытяжки с принудительным утонением и последующего обжима;
-
провести экспериментальные исследования с целью подтверждения достоверности разработанной методики;
-
разработать рекомендации для внедрения в производство.
Методы исследований:
Теоретические исследования проводились для процессов вытяжки в коническую матрицу с принудительным утонением листовой круглой или кольцевой заготовки и последующего обжима цилиндрической заготовки с отверстием на донном участке, используя основные положения теории листовой штамповки.
Проведены исследования рассматриваемых процессов в специализированном программном комплексе DEFORM-2D, на основании которых выявлены допущения, используемые при теоретическом анализе.
Экспериментальные исследования выполнены в лабораторных условиях. Для обработки результатов исследований принимались статистические методы. В качестве основного оборудования использовалась машина ЦДМПУ-30, в качестве измерительной техники - DEA Global Performance.
Научная новизна:
-
-
разработана научно-обоснованная методика проектирования процессов вытяжки с принудительным утонением плоской заготовки и последующего обжима цилиндрической заготовки с отверстием на донном участке для осесимметричных конических деталей с переменной толщиной стенки вдоль образующей;
-
разработаны математические модели процессов вытяжки с принудительным утонением в коническую матрицу листовой круглой и кольцевой заготовки для последующего обжима заготовки с отверстием на донном участке заготовки;
-
определены предельные параметры и границы применения процессов вытяжки с принудительным утонением материала круглой и кольцевой заготовки и последующего обжима заготовки с отверстием на донном участке для осесимметричных конических деталей с переменной толщиной стенки.
Практическая ценность работы
Разработана методика проектирования с определением основных технологических параметров процессов вытяжки в коническую матрицу с принудительным утонением и последующего обжима заготовки с отверстием на донном участке, что позволяет сократить расход материала, снизить трудоемкость детали.
Спроектирована конструкция штамповой оснастки.
Автор защищает:
-
-
-
методику проектирования процессов вытяжки плоской кольцевой заготовки в коническую матрицу с принудительным утонением и последующего обжима цилиндрической заготовки с отверстием на донном участке. Методика обеспечивает снижение трудоемкости, увеличение коэффициента использования материалов для осесимметричных конических деталей с переменной толщиной стенки;
-
выявленные на основе теоретических методов и математического моделирования механизмы, анализ напряженно-деформированного состояния заготовки в рассматриваемых процессах формообразования осесимметричных конических деталей с переменной толщиной стенки;
-
результаты экспериментальных исследований;
-
конструкцию штамповой оснастки.
Достоверность результатов подтверждается:
-
научно-обоснованным анализом процессов вытяжки в коническую матрицу с принудительным утонением и последующего обжима заготовки с отверстием на донном участке;
-
корректностью постановки задачи;
-
использованием теории листовой штамповки и специализированного программного комплекса Deform;
-
современными методами проведения экспериментов и обработки полученных данных;
-
сходимостью полученных данных от разных методов исследований.
Апробация работы
Отдельные результаты исследований использовались в курсовых и дипломных проектах студентов ФГБУ ВПО Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет).
Результаты исследований рекомендованы в виде руководящих технических материалов в производстве на предприятии ОАО «Металлист-Самара» (г. Самара).
Основные материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях различного уровня, проводимых в СГАУ и других организациях России с 2007 года и по настоящее время: «ХХХІІІ Самарская областная студенческая научно- техническая конференция» (Самара, 2007 г.); «Королёвские чтения» (СГАУ, Самара, 2007, 2009, 2011 гг.); «Мавлютовские чтения» (УГАТУ, Уфа, 2008, 2010, 2011 гг.); аспирантские чтения (СамГМУ, Самара, 2009 г.); международная конференция «Металлофизика, механика материалов, наноструктур и процессов деформирования» (СГАУ, Самара, 2009 г.); «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (СГАУ, Самара, 2009 г.); «Современные наукоёмкие инновационные технологии» (Дом науки и техники, Самара, 2010 г.); «Туполевские чтения» (КГТУ, Казань, 2011 г.); «Проблемы и перспективы развития наземного транспорта и энергетики» (КГТУ, Казань, 2011 г.); «Космос 2012» (СГАУ, Самара, 2012 г.); «НТКД-2012 в рамках салона Двигатели 2012» (ВВЦ, Москва, 2012 г.).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ 3 работы.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 110 источников, приложений. Работа изложена на 138 страницах основного текста и содержит 89 рисунков и 13 таблиц.
Похожие диссертации на Разработка процессов вытяжки с принудительным утонением плоской заготовки и последующего обжима для осесимметричных конических деталей с заданной толщиной стенки
-
-
-
