Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Матвеев Анатолий Сергеевич

Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок
<
Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Матвеев Анатолий Сергеевич. Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.03.05 : Рыбинск, 2004 337 c. РГБ ОД, 71:05-5/406

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор современного состояния теории и практики деформирования трубных и трубчатых заготовок в изделия с криволинейной и ступенчатой осью 33

1.1.Основные трудности, возникающие при изгибе трубных и трубчатых заготовок 34

1.1.1 .Факторы, ограничивающие технологические возможности процессов изгиба трубных заготовок.. 35

1.1.2. Технологические возможности, особенности и недостатки процессов деформирования трубных заготовок на относительный радиус гиба (ROTH) более 0,5 43

1.1.3. Способы изготовления полых крутоизогнутых изделий с ROTH менее 0,5 51

1.1.3.1. Изготовление полых крутоизогнутых изделий из горяче-штампованных и литых заготовок 52

1.1.3.2.Изготовление полых крутоизогнутых изделий из листовых заготовок 54

1.1.3.3. Изготовление крутоизогнутых изделий из трубных заготовок 55

Выводы по главе 1. Цель и задачи исследований 69

Глава 2. Теоретические исследования процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок в изделия со ступенчатой и пересекающимися осями 72

2Л.Сущность -\j -процесса 72

2.1.1.Особенности и -процесса 75

2.1.2. Варианты реализации процесса 75

2.1.3. Влияние давления наполнителя на устойчивость системы штамп - тонкостенная заготовка 76

2.1.4. Определение тянущей силы (QT) при деформировании толстостенных заготовок 79

2.2. Определение силовых параметров процессов на основе идеализированной схемы 84

2.2.1. Расчётная схема идеализированного процесса и основные допущения 84

2.2.2. Формообразование полого крутоизогнутого изделия давлением наполнителя (I вариант

способа) 90

2.2.3. Формообразование полого крутоизогнутого изделия давлением наполнителя и нагрузками, развиваемыми осевыми пуансонами и подвижной матрицей (II, III и IV варианты

способа) 95

2.2.4.Учёт упрочнения материала в процессе деформирования 100

2.3. Определение силовых параметров процессов изготовления полых крутоизогнутых изделий на основе блочной модели деформирования заготовки . 101

2.3.1. Варианты геометрии очага пластической деформации при формоизменении трубчатых заготовок по "U" - процессу 101

2.3.2. Блочная модель деформирования заготовки и основные допущения 103

2.3.3. Годографы скоростей, скорости течения материала, разрывы скоростей и интенсивность деформации сдвига в очаге деформации 106

2.3.4. Определение потребных нагрузок накладываемых на трубную заготовку при гидроштамповке крутоизогнутого изделия по различным вариантам способа 108

2.3.4.1 .Влияние относительного радиуса издели(ROTH) на потребные нагрузки при гидроштамповке трубной заготовки давлением наполнителя 108

2.3.4.2. Штамповка трубной заготовки комбинацией внешних нагрузок (II, III и IV варианты способа) 112

2.3.4.3. Силовые параметры и особенности деформирования трубчатых заготовок прямоугольного и квадратного сечений крутоизогнутые изделия 117

2.4. Формообразование разнопроходных крутоизогнутых изделий из трубных и трубчатых заготовок 123

2.4.1.Коэффициент переходности крутоизогнутого изделия и его влияние на поле скоростей и интенсивность деформации сдвига в очаге деформации заготовки 124

2.4.2. Влияние коэффициента переходности штампуемы крутоизогнутых изделий на силовые параметры

процессов 126

2.5.0пределение потребных сил смыкания неподвижных и подвижных полуматриц 132

2.6. Классификация процессов формообразования крутоизогнутых изделий из трубных и трубчатых заготовок 136

2.6.1. Некоторые технологические возможности процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок в изделия со ступенчатой осью 140

2.6.1.1.К вопросу изготовления многоступенчатых изделий, относящихся к классу коленчатый вал, распределительный вал и т.п. из

трубных и трубчатых заготовок 144

2.7. Теоретический анализ процессов гидроштамповки изделий с пересекающимися осями (тройников) из трубных заготовок 150

2.7.1. Сущность процесса и метод исследования 150

2.7.2. Геометрические характеристики тройника включаемые в теоретический анализ процесса 152

2.7.3. Расчётная схема идеализированного процесса и основные допущения 154

2.7.4. Гидроштамповка прямоугольного равнопроходного тройника 157

2.7.5. Гидроштамповка прямоугольного разнопроходного тройника 161

2.7.6. Влияние коэффициента переходности тройника на силовые параметры процесса

гидроштамповки 165

Результаты и выводы по главе 2 171

Глава 3. Экспериментальные исследования процессов формообразования крутоизогнутых изделий из трубных и трубчатых заготовок 174

3.1. Методика экспериментального исследования 1 .

3.1.1. Цели и задачи исследований .

3.1.2. Методы и средства достижения поставленных целей и решения задач 17^

3.1.3. Материалы для исследований 17~

3.1.4. Экспериментальное оборудование

3.1.5. Штамповая оснастка для деформирования трубных заготовок в крутоизогнутые изделия

3.2. Определение энергосиловых параметров формообразо вания крутоизогнутых изделий при различных

вариантах наложения внешних нагрузок на заготовку 191

3.2.1. Экспериментальная проверка корректности теоретической модели деформирования трубной заготовки давлением наполнителя (I вариант способа) 191

3.2.2. Сравнительный анализ силовых параметров процессов установленных теоретически и

экспериментально 196

3.3. Исследования деформированного состояния заготовок . 202

3.3.1. Методика проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных 202

3.3.2. Осевая и окружная деформация заготовки 209

3.3.3. Радиальная деформация стенок крутоизогнутых изделий при их формообразовании по III и IV вариантам способа 213

3.4. Виды потери устойчивости процессов деформирования трубных, листовых и трубчатых заготовок в крутоизогнутые изделия, мероприятия по предупреждению брака штампуемых изделий 219

3.4.1. Потеря устойчивости трубчатых заготовок квадратного сечения и листовых заготовок 220

3.4.2. Потеря устойчивости трубных заготовок 221

3.5. Требования, предъявляемые к материалам и заготовкам при изготовлении крутоизогнутых изделий гидроштамповкой 230

3.6. Гидроштамповка сварных трубных заготовок 234

3.7. Некоторые особенности проектирования технологических процессов гидроштамповки

крутоизогнутых изделий из трубных заготовок 237

3.7.1. Определение длины заготовки для

гидроштамповки крутоизогнутого изделия 238

3.7.2.Гидростатическое давление в полости заготовки 245

Результаты и выводы по главе 3 247

Глава 4. Металлографические исследования полых крутоизогнутых изделий 249

4.1. Макро- и

4.2. Микротвердость - п

4.3. Плотность 9 9

4.4. Определение остаточных напряжений на поверхности крутоизогнутого изделия рентгеноструктурным методом 255

Результаты и выводы по главе 4 258

Глава 5. Полуавтоматический пресс для гидравлической штамповки трубчатых заготовок 259

Основные результаты и выводы по работе 269

Список литературы

Введение к работе

Совершенствование и дальнейшее развитие машиностроительного комплекса на базе научно-технического прогресса является актуальной народнохозяйственной задачей. Особое внимание при её решении должно быть уделено созданию и освоению технологических процессов, позволяющих существенно повысить как производительность труда, так и качество выпускаемой продукции.

При этом важную роль играет дальнейшее развитие и совершенствование процессов обработки металлов давлением, связанное с разработкой и изучением новых областей и возможностей формоизменения металла пластическим деформированием.

Широкому и успешному внедрению процессов обработки металлов давлением в промышленность способствовали работы отечественных учёных: Л.Б. Аксёнова, Ю.А. Аверкиева, Ю.А. Алюшина, Н.И. Безухова, СИ. Губкина, Г.Я. Гуна, М.Н. Горбунова, О.А. Гонаго, В.А. Евстратова, В.И. Ершова, А.А. Ильюшина, Е.И. Исаченкова, В.Л. Колмогорова, Л.М. Качанова, А.И. Колпашникова, Е.Н. Ланского, А.Д. Матвеева, Н.Н. Малинина, Б.Г. Мещерина, Г.А. Навроцкого, И.А. Норицына, А.Г. Овчинникова, Е.А. Попова, И.М. Павлова, Л.В. Прозорова, П.И. Полухина, А.А. Поздеева, О.В. Попова, И.Л. Перлина, Р.В. Пихтовникова, И.П. Ренне, Г.А. Смирнова-Аляева, B.C. Смирнова, Е.И. Семёнова, Л.Г. Степанского, В.В. Соколовского, М.В. Сторожева, В.П. Северденко, А.Д. Томленова, И.Я. Тарновского, Е.П. Унксова, А.И. Целикова, А.Л. Чекмарёва, В.В. Шевелева, Л.Ф. Шофмана, В.Я. Шехтера и многих других внёсших значительный вклад в разработку теоретических и практических вопросов обработки металлов давлением.

Среди зарубежных учёных существенный вклад в разработку теории обработки металлов давлением внесли: В. Авицур, П. Бриджмен, B. Джонсон, Э. Зибель, Г. Загс, Т. Карман, Ш. Кобаяши, X. Кудо, А. Надай, В. Прагер, X. Свифт, Э. Томсен, Р. Хилл, Ч. Янг и другие.

Стремление исследователей к максимальному снижению расхода материала, повышению производительности труда и качества изделий привело к появлению новых методов формообразования деталей, к которым можно отнести процессы штамповки газообразными, эластичными и жидкими средами. Значительный вклад в их развитие внесли отечественные учёные: Б.Н.Береснев, К.Н. Богоявленский, Л.Ф. Верещагин, А.А. Галкин, Е.И. Исаченков, В.И. Казачёнок, В.Л. Колмогоров, А.И. Колпашников, А.А. Костава, А.Д. Комаров, В.П. Лукьянов, В.М. Розенцвайг, Ю.Н. Рябинин, Е.И. Сизов и другие, а также ряд зарубежных учёных: Д.М. Александер, Н. Масанобу, Ф. Фукс, C. Фучизава, Т. Огура, Г. У еда, X. Такаяма и другие.

Технологические возможности формоизменения заготовки с участием газообразной, жидкой или эластичной среды значительно повышаются при использовании в качестве исходных заготовок мерных труб различного поперечного сечения.

Технологические процессы производства труб исключают образование в стенке трубы пор, рыхлот и иных дефектов изготавливаемых из неё изделий. Кроме того, использование трубных заготовок в подавляющих случаях обеспечивает необходимые характеристики механических свойств, требования к макро- и микроструктуре, усталостной прочности, минимальной металлоёмкости и жёсткости кольцевых сечений. При этом возрастает не только коэффициент использования металла, но и удаётся повысить качество и точность изделий и с обеспечением высокой производительности труда при формоизменении заготовки.

Кроме того, использование в качестве деформирующих элементов эластичных, жидкостных или газообразных сред позволяет обеспечить как универсальность инструмента, так и равномерность передачи деформирующей нагрузки на штампуемую заготовку. Это позволяет увеличить допустимую степень деформации штампуемого материала (при этом сокращается количество штамповочных операций), деформировать малопластичные металлы и сплавы в холодном состоянии.

В последние десятилетия наряду с развитием традиционных процессов формоизменения трубных заготовок (обжим, раздача, гибка, выворот, развальцовка и др.) получили интенсивное развитие процессы гидропластической штамповки трубных заготовок (гидроштамповки) как в изделия с пересекающимися осями (тройники, крестовины т.п.), так и в изделия с прямолинейной осью, но различной формой поперечных сечений.

В настоящее время накоплен значительный опыт промышленного внедрения этого процесса как в России, так и в странах ближнего и дальнего зарубежья [1,2].

На рис. 1 приведен классификатор технологических возможностей процессов гидроштамповки, на котором звездочками ( ) отмечены типовые детали, изготовление которых рассматривается с той или иной степенью полноты в данной работе. Классификатор включает в себя как освоенные в промышленности формы деталей и соединений деталей в узлы, так и перспективные, находящиеся в стадии разработки и исследования. При этом существенную роль в изучении процесса гидропластической штамповки и внедрения его в промышленность способствовали работы отечественных научно-исследовательских учреждений, выполненные в 70...80-е годы (ЛПИ им М.И. Калинина, ВНИИМЕТМАШ, ДонФТИ АН УССР, ЦНИИТМАШ, УралНИЧМ,. УПИ, ТПИ и другие).

Значительное развитие способ гидропластической штамповки полых деталей получил благодаря работам К.Н. Богоявленского, Е.И. Серякова, А.Н. Кобышева, А.П. Швецова, И.В. Филина выполненных в Санкт-Петербургском техническом университете [3].

Процессы гидропластической штамповки получили довольно широкое применение за рубежом. Например японская фирма Kokan Kako K.k использует процесс гидроштамповки для производства деталей с поперечными гофрами (детали типа сильфонов), изготавливает полые эксцентриковые валы малого диаметра и т. п. [4], французская фирма Greusot-Loire изготавливает из стаканообразных заготовок шкивы клиноремённых передач, корпуса кранов, тройники и т. п.[5], Шеффильдский университет (Великобритания) [6] и университет Ямагата (Япония) [7] разработали и внедрили процессы гидроштамповки при изготовлении тонкостенных кувшинообразных оболочек, японские фирмы Nippon Benkan Coqio Co. Ltd и Nippon Bulge Industries Ltd. являются крупнейшими производителями тройников из трубных заготовок (объём выпуска около 200 000 шт. в месяц), значительную номенклатуру тройников и крестовин выпускает также шведская фирма Sandvik А.В., японская фирма Nikko Sangyo Co. Ltd специализируется на гидроштамповке велосипедных деталей. В соответствии с запросами промышленности этих стран налажен выпуск оборудования для гидроштамповки. (Только в Японии работает около 20 промышленных фирм выпускающих оборудование для гидроштамповки. Одним из крупнейших производителей прессов для гидроштамповки в Японии является фирма Kohtaki & Co.Ltd).

Широкое применение метод гидропластической штамповки получил на машиностроительных предприятиях Германии [2], особенно в автомобильной промышленности, в которой , как известно, применяют достаточно надёжные, экономически эффективные технологические процессы. По сообщениям немецкой периодики [8] метод внедрён на 14 предприятиях выпускающих автомобили или запасные части для них, и на четырёх предприятиях другого профиля. Исследования процесса проводятся в пяти университетах, в НИИ. Более десяти инженерных центров готовы предоставить консультации и свои «ноу-хау».

Наиболее интенсивно гидропластическим деформированием в Германии занимаются инжиниринговые фирмы Schiffen Maschinenbau (г. Виксдорф), C.Dzauz GmbH (г.Хейльбрун) и ASE (г.Аален). Эти фирмы пересматривают конструкцию детали, оценивают результаты моделирования по имеющимся компьютерным программам, изготавливают оснастку, отлаживают технологический процесс и изготавливают опытный образец. Заказчику передаётся отлаженная установка вместе с опытным образцом. Установки оснащают управлением на базе индустриального компьютера, который нормирует перемещение рабочих элементов установки, давление рабочей среды и демонстрирует на дисплее ход процесса. В роли заказчиков часто выступают заводы США и Южной Азии.

Эффективность внедрения процессов гидропластического деформирования в машиностроении Германии Е.Н. Ланской объясняет жёсткой рыночной конкуренцией, которая создала благоприятные условия для совершенствования этого процесса и определения области его рационального применения [2].

В России до 90-х годов XX века применение этого процесса в промышленности оставалось довольно ограниченным [2]. Среди предприятий, успешно использующих гидропластическую штамповку трубных заготовок в этот период можно отметить такие как АО «Криогенмаш», Санкт-Петербургское НПО им. В.Я. Климова, Белгородский завод энергетического машиностроения, Пензенский велосипедный завод и некоторые другие.

штамповки трубных заготовок решены сотрудниками лаборатории пластических деформаций ОАО «НПО «САТУРН» (прежнее название «Рыбинские моторы») [10, 11, 12, 13]. При этом в ОАО «НПО» САТУРН» были разработаны и эксплуатировались экспериментальная и полупромышленная [14] установки для гидропластической штамповки трубных заготовок, изготовленные соответственно на базе гидравлического пресса и в автономном исполнении.

В дальнейшем возникла потребность в совершенствовании технологических процессов изготовления крутоизогнутых патрубков и угольников авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) имеющих относительный радиус гиба (ROTH.) менее половины наружного диаметра трубы (D„).

Существующие технологические процессы изготовления этого класса деталей включали в себя вырубку листовых заготовок, формовку двух половин в жестких штампах, обрубку облоя, зачистку кромок, подгонку и сварку двух половин.

Низкая эффективность, высокая трудоемкость, низкий КИМ и недостаточная надежность деталей ГТД в эксплуатации из-за наличия сварных швов потребовали найти более совершенные процессы изготовления этого класса деталей. При этом внимание было обращено на процессы деформирования в крутоизогнутые изделия трубных заготовок. Патентный поиск, выполненный Всесоюзным центром патентных услуг (ВЦПУ, г. Москва), анализ научно-технической литературы, анализ физических процессов, сопровождающих изгиб трубных заготовок, сравнение различных известных схем их деформирования, показал, что сде-формировать трубную заготовку с образованием радиуса вогнутой поверхности колена менее половины диаметра трубной заготовки традиционными способами не удается, в следствии того, что при изгибе трубы в, очаге пластической деформации преобладают дефор мации растяжения-сжатия с поворотом кольцевых сечений вокруг центра кривизны.

Поставленная задача была решена путем разработки нового способа деформирования трубных заготовок [15] по которому формоизменение заготовки в крутоизогнутое изделие осуществляют преимущественно за счет деформации сдвига.

Способ предусматривает заполнение полости заготовки жидкостным наполнителем, герметизацию ее полости осевыми пуансонами, создание в полости заготовки высокого гидростатического давления с последующим сдвигом её срединной части относительно концевых участков с образованием крутоизогнутого - образного полуфабриката, иЛХющего форму коленчатого вала. Путем последующей разрезки полуфабриката получают, например Е,Т_,1_Г, Г -образные изделия.

Процесс позволяет получить изделия почти с «нулевыми» радиусами вогнутой по -_ )хности колен, исключает образование овальности в поперечном сечении колена изделия, предотвращает образование гофр, складок в зоне вогнутой поверхности колена, позволяет управлять толщиной стенок изделия, в частности обеспечивает неизменность толщины или некоторое увеличение толщины в зоне выпуклой поверхности колена. (При изгибе труб традиционными методами для этой зоны изделия характерно утонение стенки заготовки [16]).

Аналогичный способ по деформированию трубной заготовки в крутоизогнутый х - образный полуфабрикат был реализован голландскими исследователями [17, 18]. Работы в этом направлении были также начаты в С- Петербургском техническом университете под руководством д.т.н., профессора К.Н. Богоявленского [3, 19, 20, 21, 22, 23] и автором данной работы в ОАО «НПО» САТУРН» [24, 25, 26, 27, 28, 29]. При этом был рассмотрен комплекс явлений, сопровождающих процесс формоизменения трубной заготовки в крутоизогнутое изделие. Однако разработанный способ позволяет деформировать на сверхмалый радиус не только трубные, но и листовые, профильные, прутковые, трубчатые заготовки различного поперечного сечения. При этом форма поперечного сечения заготовки и ориентация заготовки относительно плоскости деформирования (в сочетании с другими факторами) оказывают существенное влияние непосредственно как на силовые параметры процесса формоизменения заготовки, так и качественные характеристики изготавливаемого изделия.

При этом отсутствие методик определения рациональных параметров процессов является серьёзным препятствием их реализации в промышленности.

В то же время выполненные исследования поставили и ряд важных научно-технических задач, решение которых способствовало бы прогрессу в исследуемой области деформирования трубных заготовок в изделия со ступенчатой осью (крутоизогнутые изделия) и пересекающимися осями (изделия типа тройник, крестовина и т.п.).

Среди этих задач можно выделить следующие:

- отсутствие теоретических основ разработанного процесса, позволяющих определить условия его реализации при гидроштамповке крутоизогнутых изделий из трубчатых заготовок имеющих поперечное сечение отличающееся от круглого и удовлетворяющих требованиям практики;

- отсутствие методик, позволяющих оценить варианты наложения деформирующих нагрузок на заготовку, оценить взаимосвязь и взаимовлияние нагрузок, влияние комбинаций нагрузок на геометрию и качество изготавливаемых полуфабрикатов и на этой основе оптимизировать как технологические процессы изготовления изделий со ступенчатыми и пересекающимися осями, так и предъявляемые технические требования к разрабатываемому для реализации процессов оборудованию;

- отсутствие научной классификации процессов позволяющей определить перспективные направления развития способа (например в области совмещённых процессов или изготовления многоколенных изделий типа коленчатый вал, распредвал и т.п.);

- недостаточность экспериментальных исследований способа отражающих, например:

- влияние вариантов формоизменения заготовки на геометрические и качественные параметры изготавливаемых изделий;

- факторы влияющие на потерю устойчивости деформируемых заготовок и выработке на этой основе мероприятий по предупреждению брака штампуемых изделий;

- металлографические исследования, подтверждающие надёжность изготовленных крутоизогнутых изделий в эксплуатации.

В 90-х годах в ОАО «НПО» САТУРН» приступило к разработке промышленного варианта установки для гидроштамповки трубных заготовок [30]. При этом исследования способа деформирования трубных заготовок в крутоизогнутые изделия продолжались. Некоторая часть исследовательских работ выполнялась в рамках государственной научно-технической программы «Конверсия и высокие технологии 1997-2000 годы».

В этот период были расширены и углублены представления о разработанном процессе в теоретическом и экспериментальном планах при деформировании в крутоизогнутые изделия труб круглого, квадратного, прямоугольного сечений, а также прутковых и листовых заготовок [31].

В данной работе, с методической точки зрения, придерживаясь принципа «от простого к сложному», последовательно излагаются результаты исследований по формообразованию крутоизогнутых изделий ГТД из трубных заготовок, трубчатых заготовок прямоугольного и квад ратного сечений, листовых заготовок, (в приложении), а также рассматриваются некоторые аспекты теории гидроштамповки изделий с пересекающимися осями. Объединяющими факторами при этом выступают единая принципиальная схема штамповки заготовок в изделия с преобладанием деформации сдвига и единый теоретический аппарат их исследования — энергетический метод.

При этом отсутствие или недостаточность теоретических и экспериментальных исследований этих процессов являются серьезным препятствием для их внедрения в промышленность.

Данная работа посвящена разработке, теоретическому и экспериментальному исследованию процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок в крутоизогнутые изделия, имеющих минимально возможные радиусы сопряжения прямолинейных участков, а также теоретическому исследованию процессов гидроштамповки тройников позволяющему установить взаимное влияние силовых факторов между собою и в зависимости от геометрических соотношений корпуса тройника и отвода.

Актуальность разработки и исследования таких процессов, обеспечивающих высокоэкономичное изготовление качественных крутоизогнутых изделий и изделий с пересекающимися осями, в частности из трубных заготовок, диктуется актуальностью разработки и создания, например высокоресурсного компактного трубопровода для нужд авиационной и аэрокосмической отраслей промышленности. Результаты решения отмеченной научно-технической задачи применимы во многих отраслях народного хозяйства, способствуя ускорению научно-технического прогресса.

Цель и задачи исследования: Целью работы является разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и т — образных деталей из трубных за готовок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Для изделий со ступенчатой осью:

1.1. Разработать процесс деформирования трубных заготовок на сверхмалый радиус, минимизировав или исключив в очаге пластической деформации заготовки, деформации растяжения - сжатия.

1.2. Разработать научные основы процесса, выполнить теоретические исследования, определить основные энергосиловые параметры его реализации.

1.3. Разработать экспериментальное оборудование, штамповую оснастку и выполнить экспериментальные исследования как процесса, так и качества изготавливаемых крутоизогнутых изделий, оценив при этом сходимость результатов теоретического анализа с экспериментом.

1.4. Разработать требования к материалам и заготовкам для изготовления крутоизогнутых изделий, выявить факторы влияющие на потерю устойчивости деформируемых заготовок, разработать мероприятия по предупреждению брака штампуемых изделий.

1.5. На основе теоретических и экспериментальных исследований поставить на научную основу проектирование технологических процессов изготовления крутоизогнутых изделий, выработать технические требования и разработать промышленное оборудование для их реализации.

2. Для изделий с пересекающимися осями:

2.1. Выполнить теоретический анализ процессов гидроштамповки тройников энергетическим методом позволяющим определить взаимное влияние силовых факторов процесса гидроштамповки трубной заготовки как между собою, так и в зависимости от геометрических соотношений корпуса тройника и отвода.

2.2. Сравнить полученные теоретические решения по установлению силовых параметров гидроштамповки трубной заготовки с известными (по научно-технической литературе) и экспериментальными данными.

2.3. Выработать технические требования и разработать промышленное оборудование для реализации процессов.

Результаты комплекса теоретических и экспериментальных исследований процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок, при различных граничных условиях, в крутоизогнутые изделия и изделия с пересекающимися осями позволили получить следующие новые научные результаты выносимые на защиту:

Научная новизна: Разработаны теоретические основы деформирования трубных и трубчатых заготовок в изделия со ступенчатыми и пересекающимися осями при различных граничных условиях:

- установлены общие, для различных вариантов наложения деформирующих нагрузок на заготовку, взаимосвязи силовых параметров процессов с механическими свойствами материала заготовок (с учетом упрочнения), геометрическими характеристиками заготовок и изделий, ориентации заготовок относительно плоскости деформирования (для крутоизогнутых изделий изготавливаемых из трубчатых заготовок), коэффициента переходности изделий, условиями контактного трения;

- установлены области применения математических моделей по определению силовых параметров процессов, экспериментально доказана их работоспособность;

- предложена научная классификация процессов, основанная на объективных критериях их общности.

Новые технические решения защищены 11-ю авторскими свидетельствами на изобретения.

Методика исследований и достоверность результатов. Теоретические исследования выполнены с использованием энергетического метода (метод баланса мощностей). Некоторые задачи решены путем совместного решения уравнений равновесия и уравнения пластичности. Экспериментальные исследования проводили на основе теории инженерного эксперимента с проверкой адекватности теоретических зависимостей реальным процессам деформирования. Результаты экспериментов обрабатывались методом наименьших квадратов. При этом относительная погрешность результатов расчета и эксперимента, по определению силовых параметров процессов, находилась в диапазоне 12...20%. Для доказательства правомерности использования при математическом описании процессов штамповки изделий модели жёсткопластичного материала, использован метод течения И.П. Ренне, позволивший определить интенсивность сдвиговой и линейной деформаций с последующей оценкой напряжения течения os материала заготовки по кривым упрочнения. Металлографические исследования изготовленных крутоизогнутых изделий, характер искажения координатной сетки и распределение приращений интенсивности деформаций позволили сделать вывод об удовлетворительной сходимости характеристик очага деформации, принятых при теоретическом анализе, с экспериментом.

Достоверность теоретических данных подтверждена практическим использованием результатов при подготовке и проведении экспериментальных исследований процессов изготовления изделий со ступенчатой осью и пересекающимися осями.

Практическая ценность работы: На основе результатов исследований разработана методика расчета силовых параметров деформирования трубных и трубчатых заготовок в изделия со ступенчатой осью и пересекающимися осями, позволяющая:

- выбрать тот или иной вариант способа формоизменения заготовки в зависимости от требуемых геометрических параметров изготавливаемого изделия и механических свойств материала заготовки;

- целенаправленно комбинировать внешние нагрузки для получения требуемых прочностных и геометрических характеристик изделия;

- минимизировать потребные внешние нагрузки, накладываемые на заготовку при гидроштамповке разнопроходных ступенчатых изделий и изделий с пересекающимися осями из трубных и трубчатых заготовок;

- установить возможность изготовления пустотелых многоступенчатых изделий, относящихся к классу эксцентриковый вал, коленчатый вал и распределительный вал.

- сформулировать технические требования к штамповой оснастке и оборудованию.

Разработаны технические требования к материалам заготовок, смазкам, разработаны рекомендации по предотвращению брака штам-пуемых изделий, доказана возможность деформирования разработанным способом не только цельнотянутых, но и сварных заготовок.

Разработан пресс-полуавтомат для гидроштамповки трубных и трубчатых заготовок обладающий широкими технологическими возможностями, разработана гамма устройств и приемов, направленных на повышение надежности работы узлов пресса.

Основные положения работы используются в учебном процессе Рыбинской государственной авиационной технологической академии им П.А. Соловьёва.

Законченность работы определяется завершенными теоретическими разработками и реализацией полученных результатов на практике.

Результаты работы апробированы в лабораторных условиях и подготовлены к внедрению в Открытом акционерном обществе «НПО «САТУРН» (г. Рыбинск) при разработках конструкций и технологических процессов изготовления высокоресурсных компактных трубопроводов газотурбинных авиационных двигателей.

При этом внедрение технологических процессов гидроштамповки трубных и трубчатых заготовок в изделия со ступенчатой осью и пересекающимися осями позволяет:

- повысить надежность трубопровода путем сокращения количества сварных швов;

- снизить трудоемкость изготовления изделий в 4...6 раз;

- повысить коэффициент использования металла до 0,8 ...0,95;

- сократить количество персонала традиционно занятого изготовлением изделий авиационного трубопровода, устранить ручной труд, высвободить производственные площади, повысить культуру производства и дизайн изделий.

Апробация работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников Рыбинской государственной авиационной технологической академии им П.А. Соловьёва с 1983 по 2002 г.г.. По материалам работы были сделаны доклады: на областном научно-техническом семинаре «Прогрессивные технологические процессы обработки металлов давлением», Ярославль, 1988 г.; зональной научно-технической конференции "Опыт освоения новой техники, оснастки, материалов в кузнечно-штамповочном производстве", Пенза, 1988 г., научно-технической конференции "Прогрессивные технологии кузнечно-штамповочного производства", Челябинск, 1988 г.; семинаре "Листовая и горячая объемная штамповка", Москва, 1991 г.;

выездном заседании головного совета "Машинострое-ние , Рыбинск, 1994 г.; Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности механообработки на основе аналитического и экспериментального моделирования процессов", Рыбинск, 1999 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков», Рыбинск, 2002 г.; Российской научно-технической конференции «Новые материалы, прогрессивные технологические процессы и управление качеством в заготовительном производстве», Рыбинск, 2002 г., на заседании кафедры МТ - 6 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 2003г.

Публикации. По теме диссертации опубликована 31 печатная работа.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 145 наименований и приложений. Содержит 190 рисунков, 6 таблиц. Общий объем работы 338 страниц машинописного текста.

Совокупность выполненных теоретических и экспериментальных исследований, разработка и освоение промышленного оборудования для реализации исследованных процессов позволяют решить крупную научно-техническую задачу разработки метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и т - образных деталей из трубных и трубчатых заготовок, имеющую важное народнохозяйственное значение.

Автор выражает глубокую благодарность доктору технических наук, профессору Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьёва (РГАТА), Антонову Евгению Александровичу за консультирование по вопросам рассматриваемых в диссертации, а также коллективу опытно - технологической лаборатории НПО «Сатурн», принимавшему участие в экспериментальных исследованиях процессов гидроштамповки крутоизогнутых и т - образных деталей из трубных заготовок

Технологические возможности, особенности и недостатки процессов деформирования трубных заготовок на относительный радиус гиба (ROTH) более 0,5

В настоящее время проблема изготовления полых криволинейных изделий (патрубки, угольники и т.п.), имеющих ROTH 0,5 решена как в России, так и за рубежом путем применения двух основных способов формоизменения трубчатых заготовок [48]: проталкиванием через матрицу, имеющую криволинейный канал [49, 50, 51], и протяжкой на рогообразном сердечнике с дифференцированным нагревом заготовки [52, 53, 54].

На рис. 1.4а приведен способ [55], предусматривающий проталкивание пуансоном трубной заготовки через криволинейный канал, образованный разъемной матрицей, с последующим разглаживанием гофр, образующихся в зоне вогнутой поверхности колена изделия, вспомогательным пуансоном специальной формы.

Способ не гарантирует высокое качество изделия, которое будет, со значительной степенью вероятности, иметь следы удаления гофр (особенно при изготовлении изделий из материала с пониженной пластичностью). В способе выполняется условие (Б) (см.стр.34), частично условие (С) (реактивные силы трения по каналу матрицы) и отсутствует условие (А).

Более свободным от указанных недостатков является вариант данного способа (рис. 1.46,1.5), предусматривающий использование в качестве заготовки полой оболочки, заполненной пластичным наполнителем. При этом, осуществив проталкивание заготовки через матрицу, осуществляют калибровку стенок изделия путем увеличения гидростатического давления в его полости с наложением противодавления.

Способ реализует условие (Б), частично условие (А) (гидростатическое давление при деформировании заготовки незначительно и не обеспечивает достаточную устойчивость стенок изделия), частично -условие (С) (дополнительные сжимающие напряжения в очаге деформации - в конце процесса).

Способ приводит к снижению производительности труда за счет введения дополнительных операций по изготовлению полой оболочки, например, вытяжкой и удорожает производство изделий.

В России разработан способ гибки труб на малый радиус [56] (рис. 1.6,1.7), заключающийся в проталкивании трубной заготовки, предварительно заполненной пластичным наполнителем, через криволинейный канал матрицы с обеспечением в полости заготовки давления наполнителя (рис. 1.6). Способ реализует условия А, Б и С. Однако и его технологические возможности ограничены получением изделий, имеющих радиус вогнутой поверхности колен не менее половины диаметра трубы.

Указанный способ реализуется на специализированном прессе ПГФП-20/100 [57,58], гидропрессе ПШП-50/200 (рис. 1.8) [59] и универсальных гидропрессах [60], в специальных штампах, обеспечивающих необходимое давление наполнителя в полости заготовки путем его проталкивания через кольцевую фильеру [61,62,63].

Использование упругого наполнителя в твердом состоянии (резина, сорбит, парафин и т.п.) требует выполнения операций по подготовке наполнителя, заполнения им полости трубной заготовки и последующего его удаления после деформирования трубы. Это повышает трудоемкость изделий. (Использование жидкостного наполнителя, например, машинного масла и т.п., вызывает дополнительные трудности по герметизации полости трубной заготовки в процессе её деформирования).

Это вызвано следующим. При проталкивании трубной заготовки через криволинейный канал матрицы образуется тороидальный очаг пластической деформации, в которой последовательно входит материал трубной заготовки. Геометрия очага вызывает различные скорости течения металла по выпуклой и вогнутой поверхностям криволинейного ручья матрицы, что приводит к нарушению перпендикулярности приложения проталкивающего усилия к торцу трубы и, как следствие, к возможной разгерметизации полости заготовки).

Другой разновидностью описанного метода (рис. 1.9, 1.10) является проталкивание стаканообразной заготовки, заполненной наполнителем через криволинейный канал матрицы под воздействием динамической нагрузки, прикладываемой к свободному торцу заготовки и наложении противодавления на донную часть заготовки [53].

Определение тянущей силы (QT) при деформировании толстостенных заготовок

Следует отметить, что зоны V и VI образуются в начальный момент деформирования заготовки при формировании очагов пластической деформации и в дальнейшем, при оптимальном давлении наполнителя q, пластически не деформируются.

Зона VII в течении всего процесса формоизменения заготовки деформируется лишь в упругой области. В первом приближении напряженно-деформированной состояние зон II и VI, III и V можно считать аналогичным между собой.

Вследствие симметрии полуфабриката относительно плоскости проходящей перпендикулярно срединной зоне изделия через его середину, рассмотрим, например, лишь его левую часть (рис.2.8). Напряженное состояние материала в выбранной системе координат может быть описано компонентами напряжений: осевыми Cz и Gz действующими вдоль осей Z и Z ; окружными (TQ, действующими по касательной в плоскостях перпендикулярных осям Z и Z ; радиальными ар, действующими по нормали к поверхностям изделия, а также касательными напряжениями Т. Деформированное состояние может быть охарактеризовано компонентами ez, ер, QQ соответственно в осевом, нормальном к поверхности, и окружном направлениях. В зонах II и VI, III и V указанные деформации не являются главными. Значительную роль в указанных зонах играют деформации сдвига у. Внешними силами по отношению к деформируемой заготовке являются: сила осевой осадки Q, сила со стороны подвижной матрицы Р, давление наполнителя q, противодавление F (при этом в зависимости от свойств материала -пластичный или малопластичный, а также от требуемой величины деформации ер стенки изделия, противодавление F может отсутствовать или иметь некоторую величину). Силу Q в первом приближении можно считать, равномерно распределенной нагрузкой по торцу заготовки, не зависящей от угла 9 (рис. 2.8). Гидростатическое давление q равномерно распределено по внутренней поверхности заготовки и торцам осевых пуансонов.

Вследствие того, что заготовка в процессе штамповки охвачена жесткими поверхностями матриц, на их контактных поверхностях возникают контактные напряжения (7к = р нормальные к поверхности изделия. В свою очередь напряжения (7К, при перемещении материала по каналу неподвижной матрицы, вызывают силы трения и, соответственно, касательные, напряжения Тк на поверхности заготовки. Касательные напряжения Тк действуют по всей цилиндрической поверхности зон I и III и отсутствуют в зонах II, V, VI, VII. В зоне IV, перемещающейся совместно с подвижной матрицей, касательные напряжения тк приложены лишь к заготовке со стороны нижней неподвижной полуматрицы.

При реализации способа по четвертому варианту предочаговая зона заготовки, в общем случае, находится в условиях неравномерного всестороннего сжатия. Осевое напряжение примем постоянным по длине и толщине трубной заготовки. Радиальное напряжение Gp переменно по толщине заготовки и изменяется от Gp = q на внутренней поверхности заготовки до Gp = GK на ее наружной поверхности. Окружное напряжение Gg возникает вследствие того, что деформируемая заготовка окружена жесткой матрицей при Ge = 0. Ввиду этого деформированное состояние материала заготовки в предочаговой зоне рассматриваем как плоское, то есть

Сравнительный анализ выражений (2.4) и (2.11) показывает, что тянущая сила QT (при равенстве давлений наполнителя q в полости заготовки по I и IV варианту U - процесса) возрастает при наложении на заготовку сил Q, развиваемых осевыми пуансонами. (Однако следует учесть, что при деформировании тонкостенной заготовки, для сохранения устойчивости ее стенок, в полости заготовки необходимо развить большее по величине давление наполнителя q, чем при деформировании (при прочих равных условиях) толстостенной заготовки).

При дальнейшем анализе U -процесса для определенности и краткости будем пользоваться выражениями (2.4) и (2.5).

Разработка технологических процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок предложенным способом, вопросы создания рациональных схем и конструкций оборудования, штамповочной оснастки требуют определения силовых параметров штамповки, изучения взаимосвязи внешних нагрузок, накладываемых на заготовку и их влияния на геометрические характеристики и качество изготавливаемых изделий.

Основными силовыми параметрами формоизменения заготовки по "LT -процессу являются: - сила, развиваемая осевым пуансоном (Q); - сила, развиваемая подвижной матрицей (Р); - сила смыкания неподвижных полуматриц (F ); - сила смыкания подвижных полуматриц (F).

Характер искажения деформированной координатной сетки, нанесенной на диаметральную плоскость прутковой заготовки и наружную поверхность трубной заготовки (рис.2.9), а также макроструктура колен сплошного крутоизогнутого изделия (рис.2.10) показывают, что формоизменение заготовки по "LT - процессу осуществляется путем локализации деформации сдвига в узкой зоне, проходящей под углом п /4 к первоначальной оси заготовки. Это позволяет разработать идеализированную модель процесса (рис.2.11), отражающую картину формоизменения заготовки в крутоизогнутый "U" - образный полуфабрикат

Методы и средства достижения поставленных целей и решения задач

Разработанные математические модели и выполненный теоретический анализ процессов штамповки крутоизогнутых изделий позволил установить основные силовые параметры гидроштамповки трубных и трубчатых заготовок в крутоизогнутые и ступенчатые изделия, выявить взаимосвязь и взаимовлияние внешних нагрузок накладываемых на заготовку, а также влияние условий деформирования заготовок на геометрические характеристики изготавливаемых изделий. При этом оценка полученных решений и степень их соответствия практике возможна только путем их сравнения с данными эксперимента. В связи с этим основными целями экспериментального исследования является следующее: - определение степени соответствия предложенных математических моделей по определению силовых параметров процессов экспериментальным данным; 175 - определение экспериментальным путем областей применимости идеализированной схемы и блочной модели деформирования заготовки при расчете силовых параметров процессов; - выявление и учет конструктивных, технологических и иных факторов реализации вариантов 1Г - процесса, не учитываемых теоретическим анализом, с последующей выработкой достаточно полных технологических рекомендаций и технических требований к оборудованию для реализации процессов.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи: - установить правомерность принятых допущений при разработке математических моделей процессов, в частности: - доказать правомерность принятия модели жесткопластичного материала и идентичность геометрии теоретического и экспериментально наблюдаемого очага пластической деформации заготовки; - оценить величину напряжения текучести ((Js) материала штампуемой заготовки, являющегося одним из основных компонентов аналитических выражений по определению потребных деформирующих нагрузок накладываемых на заготовку при ее формоизменении; - разработать экспериментальное оборудование, штамповую оснастку и выполнить комплекс экспериментов по определению силовых параметров процессов, сравнив их с результатами аналитических решений; - исследовать максимально возможный диапазон варьируемых величин внешних нагрузок, условий деформирования на характеристики штампуемых крутоизогнутых изделий, определив 176 основные виды потери устойчивости, сопровождающие процессы деформирования трубных и трубчатых заготовок в крутоизогнутые изделия, разработать мероприятия предупреждающие появление брака штампуемых изделий, выработать требования, предъявляемые к заготовкам для гидроштамповки; - установить возможность штамповки крутоизогнутых изделий не только из цельнотянутых, но и сварных трубных заготовок; - выполнить комплекс металлографических исследований, отражающих качественные характеристики крутоизогнутых изделий, влияющих на их эксплуатационные характеристики.

Для достижения поставленных целей и решения задач выполнен комплекс поисковых проектно-конструкторских работ по созданию экспериментальной установки и штамповой оснастки, способных реализовать процесс изготовления крутоизогнутых изделий из трубных и трубчатых заготовок по основным вариантам и - процесса. Каждый из вариантов процесса осуществлен практически. В ходе экспериментов выполнена регистрация силовых параметров штамповки заготовок, результаты экспериментов обрабатывались методом наименьших квадратов [83, 84] и сравнивались с полученными аналитически путем оценки относительной погрешности результатов расчета и эксперимента. При этом также устанавливались области применимости идеализированной схемы и блочной модели деформирования заготовок, используемых при аналитических расчетах силовых параметров процессов.

Для доказательства правомерности использования при математическом описании процессов модели жесткопластичного материала заготовки, использован метод течений И.П. Ренне [90], позволивший путем обработки деформированной координатной сетки, предварительно нанесенной на поверхность заготовки, определить интенсивность сдвиговой и линейной деформации с последующей оценкой напряжения течения (Gs) материала заготовки по кривым упрочнения [78, 91]. Характер искажения координатной сетки и распределение приращений интенсивности деформаций позволил сделать вывод об удовлетворительной сходимости геометрических характеристик очага деформации, принятых при теоретическом анализе, с экспериментом.

В ходе исследований определялось также влияние сочетаний внешних нагрузок накладываемых на заготовку, то есть вариантов способа, на распределение радиальной деформации стенок изделий, являющейся одной из основных характеристик их качества.

В экспериментальных исследованиях процессов значительное внимание уделялось выявлению причин и форм потери устойчивости трубных заготовок при варьируемых значениях давления наполнителя и скорости перемещения подвижной матрицы относительно скорости перемещения осевых пуансонов. Эти результаты позволили разработать мероприятия, предупреждающие потерю устойчивости изготавливаемых изделий, сформулировать требования к заготовкам и установить возможность штамповки в крутоизогнутые изделия не только бесшовных, но и сварных трубных заготовок.

Определение остаточных напряжений на поверхности крутоизогнутого изделия рентгеноструктурным методом

Металлографические исследования крутоизогнутых изделий, изготовленных из прутковых и трубных заготовок, позволили установить следующее:

1. Пластическая деформация заготовок в крутоизогнутые изделия не оказывает существенного влияния на микроструктуру изделий. Макроструктура последних является ориентированной вдоль линий тока перемещения частиц материала при формоизменении заготовки.

2. Характер распределения микротвердости свидетельствует о высокой однородности деформаций стенок заготовок в зонах выпуклых и вогнутых поверхностей колен изделий.

3. Изготавливаемые крутоизогнутые изделия отличаются различным уровнем плотности материала в характерных зонах. Наиболее высокую плотность, превосходящую плотность исходных заготовок, имеют послеочаговые зоны изделия, подтверждая, тем самым, возможность улучшения механических свойств материалов при их деформировании с преобладанием деформации сдвига.

4. Характер распределения и знак остаточных поверхностных напряжений свидетельствует о благоприятной схеме напряженного состояния материала при штамповке заготовок.

Выполненные металлографические исследования позволяют сделать вывод об отсутствии факторов, снижающих надежность крутоизогнутых изделий, полученных разработанным способом, в эксплуатации.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования процессов деформирования трубных и трубчатых заготовок в крутоизогнутые изделия позволили сформулировать технические требования и разработать полуавтоматический пресс [30] для гидравлической штамповки трубных заготовок, обладающий достаточно широкими технологическими возможностями.

На рис.5.1 приведена гидромеханическая схема пресса. Пресс включает в себя неподвижный стол 36, подвижную траверсу 45, способную перемещаться в вертикальном направлении по цилиндрическим направляющим (не показаны) с помощью винтов 5 и 46, имеющих упорную трапецеидальную резьбу. Вращательное движение винтам 5 и 46 осуществляется с помощью червячных пар 39 и 47 червяки которых связаны между собой и жестко соединены с гидромоторами 38 и 49.

На столе 36 жестко фиксируется нижняя полуматрица 42. Верхняя полуматрица 44 закреплена на траверсе 45. В центральных полостях полу матриц установлены сменные пуансоны 40 и 41 жестко связанные с поршнями гидроцилиндров 37 и 7, имеющих равные диаметры. В сомкнутом положении пуансоны 40 и 41 образуют подвижную матрицу, которая совместно с полуматрицами 44 и 42 в сомкнутом положении образуют 1Г - образный рабочий ручей, соответствующий форме изготавливаемого изделия 43. Дополнительно в верхней траверсе 45 установлен гидроцилиндр с кольцевым поршнем 6, предназначенный для обеспечения необходимого силового контакта полу матриц 44 и 42.

При этом общая ось гидроцилиндров 1 и 52 лежит в плоскости разъема полу матриц 42 и 44. Каждый из указанных гидроцилиндров имеет ползуны 2 и 51, в которых смонтированы источники высокого давления, мультипликаторы, с поршнями 3 и 50, оснащенные обратными клапанами. Каждый из ползунов 2 и 51 имеет сменные осевые пуансоны 4 и 48, имеющие осевые каналы гидравлически связывающие через сетчатый фильтр камеры высокого давления мультипликаторов с полостью трубной заготовки. Синхронность перемещения плунжеров 2 и 51 обеспечивается двумя гидромоторами 31 и 32, установленными на общем валу и гидравлически связанными с гидроклапанами давления 30 и 33.

Для обеспечения необходимого силового контакта между пуансонами 40 и 41, а также полуматрицами 42 и 44 устройство имеет мультипликатор 14.

Работа гидромеханической схемы пресса обеспечивается распределителями 9, 10, 16, 18, 26, 28, 29, 34 и 35, гидрозамком 8, регулятором потока с обратным клапаном 17, предохранительными клапанами 20, 24, 25, регулятором потока 27, обратным клапаном 15, реле давления 11,13,19.

В исходном положении верхняя траверса 45 с полуматрицей 44, пуансоном 41 и кольцевым поршнем 6 занимают крайние верхние положения. Пуансон 40 поднят вверх, образуя с нижней полуматрицей 42 сплошной цилиндрический полуканал. Поршень мультипликатора 14 опущен вниз, а ползуны 2 и 51 разведены, но рабочие торцы пуансонов 4 и 48 при этом не выходят из полуканала нижней матрицы 42, но и не перекрывают своими поверхностями каналы, выполненные с двух сторон в полу матрице 42. Поршни мультипликаторов 3 и 50 занимают соответственно крайние левое и правое положение.

Похожие диссертации на Разработка метода проектирования технологических процессов и оборудования для гидроштамповки крутоизогнутых и Т-образных деталей из трубных заготовок