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 новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Сербин Антон Григорьевич

Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом
<
Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом
>

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

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

Сербин Антон Григорьевич. Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом : Дис. ... канд. техн. наук : 05.03.05 : Москва, 2004 156 c. РГБ ОД, 61:04-5/2699

Содержание к диссертации

Введение

1. Применение эластичных сред для пластической деформации листового металла 7

1.1.1. Применение эластичных сред в листовой штамповке 7

1.1.2. Теоретическое исследования процессов пластического деформирования с применением эластичных сред 10

1.1.3. Экспериментальное исследование технологических свойств 15

1.1.4 Формовка тонколистовых деталей эластичной средой 22

1.1.2. Локализация очага деформации при обработке листовых металлов на двухвалковых машинах. 24

1.2.1. Локализация очага деформации на машинах с вращающимся эластичным рабочим инструментом 24

1.2.2. Технологические процессы с применением двухвалковых машин 27

1.2.3. Теоретические исследования процессов пластического деформирования с эластичным покрытием рабочих валков, производимых на двухвалковых машинах 32

1.2.4. Экспериментальные исследования технологических возможностей двухвалковых машин 41

1.2.5. Обработка тонколистового металла вращающимся эластичным рабочим инструментом 44

1.3. Современное оборудование обработки тонколистового металла эластичным рабочим инструментом 46

1.3.1. Станы для обработки тонколистового металла эластичным рабочим инструментом 46

1.3.2. Теоретическое исследование процессов пластического деформирования тонколистового металла на станах с эластичным рабочим инструментом 48

1.3.3. Экспериментальное исследование энергосиловых параметров эластичной оболочки на стане локальной формовки 52

2. Теоретические исследования работы эластичного инструмента при больших деформациях методом конечных элементов (МКЭ) 60

2.1. Основные уравнения механики деформируемого тела, используемые вМКЭ 60

2.2. Особенности решения контактных задач 63

2.3. Особенности теоретических расчетов в программном комплексе ANSYS ..68

2.3.1 Геометрические нелинейности 68

2.3.2. Большие деформации 69

2.3.3 Основные соотношения для элемента 73

2.3.4. Материалы с нелинейными свойствами 74

2.3.5. Результаты численного решения задачи деформирования эластичной оболочки при ее контакте с криволинейной поверхностью матрицы (технологический процесс гибки-формовки) с использованием программного комплекса Ansys 75

2.3.6. Рекомендации по созданию и расчету напряженно-деформированного состояния эластичного рабочего инструмента и листовой заготовки вСКП ANSYS. 99

3. Экспериментальные исследования процессов локальной гибки- формовки 102

3.1. Методика проведения экспериментов 102

3.2. Исследование энергосиловых параметров при деформировании оболочек эластомеров на стане локальной формовки 104

3.3. Экспериментальные исследования процессов деформирования тонколистового металла эластичным рабочим инструментом на стане локальной формовки 109

3.4. Экспериментальные исследования по расширению технологических возможностей рабочего инструмента с эластичной

оболочкой настане локальной формовки 122

4. Разработка новых ресурсосберегающих технологических процессов, конструкций оборудования и рабочего инструмента 129

4.1. Технологические процессы получения гофрированных покрытий из сплавов алюминия типа 1105 и мягких малоуглеродистых сталей 129

4.2. Пути увеличения жесткости рабочего инструмента с эластичной оболочкой , 130

4.3. Новые схемы оборудования 132

4.4. Рекомендации по расчету станов локальной гибки-формовки 136

4.5. Выводы 139

Выводы по работе 140

Литература 143

Введение к работе

На сегодняшний день строительство в России интенсивно развивается. По сравнению с 90-ми годами прошлого века объемы строительства возросли в 4 раза. Этот подъем затронул и смежные со строительством области, в том числе и машиностроение. Перед машиностроением были поставлены задачи обеспечения новых потребностей, которые для производства кровельных материалов выросли в 5 раз по сравнению с 80-ми годами.

Несмотря на нехватку кровельных материалов в 90-ых годах, к ним стали предъявлять и новые требования: эстетичность, надежность, большой срок службы, легкость монтажа и низкую себестоимость.

Традиционные виды кровли (асбоцементные плиты, заливка битумом и т.д.) не удовлетворяют всем выдвигаемым требованиям. Поэтому на рынке появились кровельные материалы, выполненные из тонколистового металла, которые были весьма просты в установке, надежны и дешевы. Для производства данных кровельных материалов используются автоматизированные линии отечественного и иностранного производства. Данные линии включают в свой состав правильно-разматывающее устройство, многороликовый профилегибочный стан, гидравлический пресс и ножницы, а их цена колеблется от 350 до 800 тыс. долларов. Нельзя не отметить, что данные линии весьма громоздки, металлоемки и энергоемки (установленная электрическая мощность составляет более 50 кВт). На данный момент в России эксплуатируется несколько десятков таких линий.

В середине 90-х годов, когда большая потребность в этой продукции была удовлетворена, наметилась тенденция к большей эстетичности кровельных материалов. Приоритеты сместились в сторону индивидуализации с новыми дизайнерскими решениями выпускаемой кровли. Для многих производителей на первый план встала задача расширения, ассортимента продукции при сохранении ее низкой себестоимости. Эта задача для традиционных автоматизированных линий трудновыполнима, поэтому большинство установленных линий в России работает не с полной загрузкой. Данное обстоятельство вызвано тем, что процесс переналадки линий на новый вид продукции весьма дорог и трудоемок.

В связи с этим, в ЦАГИ им. Жуковского было введено в эксплуатацию новое оборудование для производства кровельных материалов из сплавов алюминия с малым сопротивлением деформированию, названное станами локальной гибки - формовки. До конца 90-ых годов было выпущено более 200 тыс. м современного покрытия. Однако, в связи со слабой изученностью как самого процесса, так и оборудования, до настоящего времени остается нераскрытым заложенный в них потенциал. Это заключается в очень узком спектре обрабатываемых материалов, а именно дорогих алюминиевых сплавов типа А5М, А7М и др. (с малым сопротивлением деформированию), и вследствие этого высокой себестоимости. Необходимость использования дорогих сплавов алюминия вызвана тем, что при попытках деформировать алюминиевые сплавы типа 1105 (с более высоким сопротивлением деформированию), наблюдается брак в получаемых изделиях, который заключается в недоформовке рельефа во впадинах гофрированного изделия.

В связи с высокой себестоимостью продукции спрос на нее в последние 5 лет резко упал, так как стоимость сырья занимает до 85% от общей стоимости. Поэтому актуально создание технологии и отечественного оборудования, которые должны отвечать следующим требованиям: работать на относительно дешевом отечественном металле (сплавы алюминия типа 1105, мягкие малоуглеродистые стали типа 08КП, толщиной 0,5-0,6 мм и т. п.) и иметь возможность быстрой переналадки на другой вид изделий с относительно низкой себестоимостью.

Теоретическое исследования процессов пластического деформирования с применением эластичных сред

При осуществлении процессов формообразования деталей из листа эластичной средой возникает задача определения величин деформирующих давлений, передаваемых со стороны эластичной среды на обрабатываемый материал.

В работах [26, 29, 62] приведены результаты аналитических исследований, послуживших основой для определения величин деформирующих давлений на границе эластомер - заготовка при формообразовании деталей из листа эластичными средами.

Положительный знак при q3 соответствует условию, когда напряжения, действующие в элементе оболочки, и направление гидростатического давления совпадают (например, случаи; / и III), и наоборот, отрицательный знак, когда действующие напряжения и направление действия гидростатического давления противоположны (например, случаи // и IV).

Главным препятствием к применению изложенного метода определения действительных контактных давлений q; между эластомером и деформируемой листовой заготовкой является недостаточное количество данных по изменению действительных напряжений в функции действительных деформаций для применяемых эластомеров.

В последнее время в связи с бурным развитием вычислительной техники для более глубокого изучения процессов пластического деформирования металлов создаются математические модели данных процессов [16, 20, 25, 35, 93, 95, 96, 98]. Так, например, Ядавом Раджом Кумаром [56] была предложена математическая модель деформирования плоской осесимметричной заготовки в матрицу под действием заданного давления Р по схеме, представленой на рис. 1.3.

В схеме учитывалась симметрия штампуемого рельефа в осевом направлении, а заготовка представлена в виде тонкой безмоментной оболочки. Трение заготовки о матрицу принималось по закону Амонтона-Кулона и учитывалось только на плоских участках заготовки, которые соприкасаются с матрицей.

С начала семидесятых годов двадцатого века в качестве эластичной среды нашли применение полиуретаны, обладающие высокой износостойкостью и способностью работать при давлении (до 100...1000 МПа) [17]. Прочность полиуретана в 6-11 раз выше прочности резины, в то же время полиуретан имеет более высокую эластичность (относительное удлинение до 600%) и незначительную остаточную деформацию (2-4%). Кроме того, полиуретан обладает высокой бензо- и маслостойкостью, что особенно важно при штамповке деталей на гидравлических прессах и позволяет штамповать детали со смазкой [36, 37, 43]. Полиуретановые каучуки марок СКУ-6, СКУ-7Л, СКУ-7-85 и СКУ-7-100 получены на основе сложных полиэфиров и отличаются высокими физико-механическими показателями: твердостью, прочностью и условным модулем упругости при 100% - ном растяжении.

Для научно обоснованной оценки технологических параметров процесса листовой штамповки эластичным инструментом и проектирования оснастки необходимо знать числовые значении основных физико-механических показателей, характеризующих деформационные свойства эластомера и его фрикционное взаимодействие с заготовкой и жестким инструментом [8, 9, 14, 17]. К числу таких показателей можно отнести модуль упругости при контактной деформации, стойкость эластичного инструмента, параметры, характеризующие фактическую площадь контакта, трение на границе эластомера и металла [7, 36].

Эласмтомеры имеют клубкообразную исходную форму макромолекул, а последующая ориентация цепей в ходе деформирования приводит к существенной зависимости величины модуля упругости Еу от схем напряженно-деформированного состояния и степени деформации. Поэтому целесообразно пользоваться условным модулем упругости, найденным непосредственно в результате испытаний, при которых напряженное состояние эластомера близко к тому, что имеет место при осуществлении конкретных технологических процессов.

Допоявлениятрещины Кольцевого разрушени СКУ6Л СКУ7Л СКУ ПФЛ 20003500900 12000240004000 1,51,52 48000 68000 12000 Знание закономерностей формирования фактической площади контакта (ФПК) эластичного инструмента с поверхностью листовой заготовки и жесткого инструмента необходимо для анализа закономерностей трения, установления величины давления, при которой исчезает контактная пористость и контакт становится полным. Если значение давления эластичной среды превысит указанное, то рельеф поверхности эластичного инструмента не будет влиять на качество поверхности детали, полученной в результате штамповки. С другой стороны, зная величину ФПК, можно определить константы зависимости удельной фактической силы трения от фактического давления в месте контакта [9]. Для оценки ФПК используют метод, основанный на нарушении полного внутреннего отражения света в местах контакта эластичного образца с поверхностью стеклянной оборотной призмы. Схема прибора приведена на рис. 1.5 [36].

Экспериментальные исследования технологических возможностей двухвалковых машин

В зависимости от глубины внедрения заготовки в эластичное покрытие 2 контакт заготовки 3 с жестким валком / может быть малой кривизны (по образующей) и сопряженным (по контуру жесткого валка).

При линейном контакте формообразование осуществляется по свободной схеме (рис. 1.20 а), позволяющей получать детали постоянной кривизны. Важным расчетным параметром является глубина внедрения #0, которая зависит от кривизны изготовляемой детали, механических характеристик ее материала и материала эластичного покрытия, а также геометрических размеров инструмента.

При увеличении глубины внедрения до определенного значения, кривизна заготовки становится равной кривизне жесткого верхнего валка, а дальнейшее прибавление глубины не приводит к нарастанию кривизны, способствует расширению угла /с (дуги) контакта заготовки с жестким валком. Это сопряженная схема формообразования (рис. 1.20 б).

Были проведены эксперименты по изучению технологических возможностей гибочной машины на испытательной, машине УМ-5А, оснащенной гибочным устройством с двумя валками, имеющими эластичное покрытие из полиуретана. В экспериментах использовались кольца с покрытием из полиуретана марок СКУ-7Л и СКУ-ПФЛ, которые контактировали непосредственно друг с другом. Верхний валок с меньшей толщиной покрытия и меньшим диаметром, чем нижний валок, внедрялся в эластичное покрытие последнего. Так как в площадке контакта на верхний и нижний валок действует одинаковое усилие, то эластичное покрытие верхнего валка также деформировалось, и изменялся в зоне контакта радиус кривизны покрытия. Результаты экспериментов представлены нарис. 1.21 а, б, в [22].

Полученные зависимости перемещений поверхностей Н0!, Н02 и суммарного сближения Нос от усилия внедрения носят линейный характер (график 1 - для верхнего валка; 2 - для нижнего валка; 3 - суммарный). Соотношение перемещений поверхностей покрытий верхнего и нижнего валков составляет 7,2 : 2,4 = 3, что соответствует соотношению толщин покрытий 45 : 15 = 3 .

При сближении валков оправка наружной поверхностью внедрялась в покрытие нижнего валка, а внутренней поверхностью - в покрытие верхнего валка (рис. 1.21, б). В отличие от предыдущего эксперимента радиусы контакта и размеры площадки контакта различны. При равенстве сил, действующих на верхний и нижний валок, это ведет к перераспределению соотношений деформации, что нашло отражение в перемещениях контактных поверхностей покрытия по сравнению с исходным состоянием (рис. 1.21, а). При производстве профилей и различных деталей из листа все большее применение находят использование эластичных деформирующих сред, в том числе процессы пластического формообразования деталей на машинах с вращающимся эластичным рабочим инструментом. К преимуществам данных процессов относятся: возможность получения за один проход изгиба на большую кривизну, высокая точность по кривизне и параллельности кромок детали, достижение точной формы перфорированных заготовок, сохранение качества покрытия при формообразовании деталей из заготовок с предварительно нанесенным покрытием [21,22,24,33,50,53].

Рациональной областью применения рассматриваемых процессов является формообразование тонкостенных деталей, к которым относятся цилиндрические и конические обечайки, трубчатые детали систем различного назначения; тонкостенные профильные детали; тонколистовые детали агрегатов, гофрированные панели и т. д.

В качестве технологического признака по методу формообразования различают гибку, профилирование, гофрирование, формовку, а в качестве конструктивных признаков - кривизну, замкнутость контура, относительные размеры и форму сечения.

Характерной особенностью процессов формообразования тонкостенных деталей при гибке является значительное пружинение, при котором конечные форма и размеры деталей заметно отличаются от их значений в момент воздействия деформирующих усилий. Это обстоятельство требует учета при проектировании оснастки и оборудования. Некоторые процессы гибки не обеспечивают достаточной точности, и в производстве деталей этих групп высок объем ручных доводочных работ. Детали, получаемые формовкой и гибкой-формовкой, -наиболее характерные представители процессов обработки вращающимся эластичным рабочим инструментом. Однако необходимо отметить, что при всей известности метода обработки на двухвалковой гибочной машине с одним из валков, покрытым полиуретаном, широкое распространение процессы формовки и формовки-гибки так и не нашли. Это объясняется тем, что точность получаемых изделий низкая, а объем доводочных работ весьма велик, вследствие чего приходилось делать дополнительные рабочие циклы, что минимизировало преимущество по энергоемкости процесса. Приемлемую точность на данном классе оборудования получить весьма сложно из-за несимметричности очага деформации. Несимметричность очага деформации, в первую очередь, связана со схемой оборудования, где практически невозможно точное выставление одного вала над другим, вал с эластичной оболочкой всегда будет иметь некоторую неоднородность покрытия.

Особый интерес представляют процессы деформирования тонколистового металла на новых станах для производства изделий, имеющих выпукло-вогнутую рельефную поверхность, где рельеф на поверхности листовой заготовки формируется при пропускании ее между рельефной поверхностью матрицы, закрепленной на столе, имеющем привод горизонтального перемещения, и вращающимся валом с эластичной оболочкой из полиуретана. Такие станы были разработаны и введены в эксплуатацию в ЦАГИ профессором Семеновым И.Е. [65, 66, 67,68,71-74].

Особенности теоретических расчетов в программном комплексе ANSYS

Большие деформации, когда предполагается, что деформации не считаются бесконечно малыми, а являются конечными. Кроме того, учитываются изменения характерных размеров системы (например, изменение площади, толщины и т. д.). Углы поворота могут быть большими. Большие прогибы, предполагающие большие углы поворота и малые механические деформации (которые, в отличие от свободных температурных деформаций, являются причиной появления напряжений). Предполагается, что в конструкции имеет место взаимное смещение отдельных ее частей без изменения характерных размеров. Повышение жесткости системы с ростом напряжений, когда предполагается, что малы как деформации, так и углы поворота. Для описания некоторых нелинейных эффектов, обусловленных наличием углов поворота, используется аппроксимация первого порядка. Снижение жесткости при вращении системы, при этом также предполагается, что малы как деформации, так и углы поворота. В этом случае учитываются смещения в системе, обусловленные ее вращением. То есть данная нелинейность характеризуется наличием больших смещений при малых углах поворота.

Если деформация материала превышает несколько процентов, то пренебрегать изменениями геометрии модели, обусловленными этими деформациями, нельзя. Анализ, учитывающий этот эффект, называется анализом больших или конечных деформаций. Такого рода анализ может быть выполнен при статическом анализе, или анализе переходных (динамических) процессов, если используются конечные элементы соответствующего типа [91 - 93, 96].

Теория больших деформаций может быть сведена к определению нескольких фазовых физических величин, таких как перемещение частиц тела и обусловленные этим движением деформации, а также к соответствующим математическим соотношениям. Приложенные к телу нагрузки вынуждают тело перемещаться из одного положения в другое. Это движение может быть описано с помощью радиуса - вектора для деформированного и недеформированного состояния через {х} и {X} соответственно; тогда вектор перемещения {и} будет равен разности этих векторов [17].

Все конечные элементы, предназначенные для анализа плоского напряженного состояния и оболочечных моделей, учитывают изменение толщины элемента, обусловленное деформацией sz. Это, однако, не приводит к уточнению исходного положения плоскости оболочечного элемента, как это имеет место при больших деформациях изгиба. Изменение толщины предполагается постоянным по толщине элемента. 2.3.4. Материалы с нелинейными свойствами.

Нелинейности в материале объясняются нелинейными соотношениями между напряжениями и деформациями, а это значит, что напряжение есть нелинейная функция деформации. Такие соотношения также отражают зависимость от пути нагружения (исключая случай нелинейной упругости и гиперупругости), так что напряжение зависит как от истории деформации, так и от самой деформации. В программе могут быть использованы следующие семь типов нелинейного поведения материала: 1. Пластичность, не зависящая от скорости нагружения, характеризуется необратимой мгновенной деформацией, возникающей в материале. 2. Пластичность, зависящая от скорости нагружения, деформации развиваются в течение некоторого времени. Такая нелинейность называется вязкопластичностью. 3. Ползучесть проявляется как необратимое деформирование материала, зависящее от скорости нагружения и развивающееся во времени. Такая нелинейность также называется вязкопластичностью. 4. Нелинейная упругость допускает нелинейность соотношения «напряжение-деформация». Все деформации материала являются обратимыми. 5. Гиперупругость определяется потенциалом плотности энергии деформации, который характеризует поведение эластомеров и вспененных материалов. Все деформации материала являются обратимыми. 6. Вязкоупругость является зависящей от скорости деформирования характеристикой материала, которая учитывает вклад вязкости в упругое деформирование. 7. Распухание позволяет описать увеличение объема материала при действии нейтронного потока. 2.4. Результаты численного решения задачи деформирования эластичной оболочки при ее контакте с криволинейной поверхностью матрицы (технологический процесс гибки - формовки) с использованием программного комплекса Ansys.

Теоретические вычисления производились в СКП ANSYS. В качестве получения предварительных данных, по определению напряженно-деформированного состояния эластичной оболочки, была решена задача для плоскодеформированного состояния, для чего были исключены из рассмотрения два рельефных выступа, имеющихся на реальной матрице [73]. Данное упрощение было принято в связи с незначительным влиянием данных рельефных уступов на напряженно-деформированное состояние эластичной оболочки в системе жесткий вал — эластичная оболочка - матрица, так как деформация, вызванная этими рельефными уступами ко всей длине эластичной оболочки составляет 0,017 %. Решение данной задачи позволило определить технологические и физико-механические параметры рабочего инструмента, такие как константы My ни - Ривлина Сі и Сг [14].

После определения всех необходимых технологических параметров рабочего инструмента, учитывая влияние рельефных выступов матрицы, была создана математическая модель для определения напряженно-деформированного состояния эластичной оболочки (рис. 2.4). Конечно -элементная модель № 1 (гребень профиля матрицы) содержит 3 подконструкции. Первая моделирует жесткий вал, задана поверхностью и состоит из 50 элементов contal74 и элементов targe 172. Вторая подконструкция, моделирующая эластичную оболочку, состоит из 7458 элементов hyper58. Третья подконструкция, моделирующая матрицу, задана контактной поверхностью и состоит из 325 элементов.

Исследование энергосиловых параметров при деформировании оболочек эластомеров на стане локальной формовки

При исследовании энергосиловых параметров определялись две величины — контактные напряжения между эластичной оболочкой и матрицей, а также сила, действующая на вал. На первом этапе для исследования контактных напряжений, возникающих при деформировании оболочек из эластомеров, был применен метод отпечатков, который включал следующие этапы: 1. Получение эталонных отпечатков для разных величин контактных напряжений. 2. Определение величин интенсивностей цветовой насыщенности As отпечатков косвенным методом, путем замера величины собственного излучения є отпечатка накладным фотометром ФМ-59 (получение расчетных значений коэффициента поглощения As) и построение зависимостей напряжений на контактной поверхности ау от интенсивностей цветовой насыщенности отпечатка As при деформировании полиуретановых оболочек из СКУ-7Л. 3. Проведение экспериментов по деформированию эластичной оболочки и получение отпечатков в реальных условиях нагружения на стане. 4. Определение величин поглощения светового потока в зависимости от интенсивности цветовой насыщенности As вьщеленных зон и определение значений контактных напряжений по графикам, построенным на основании экспериментальных зависимостей, найденных в ходе выполнения второго этапа (п. 2).

В соответствии с приведенной выше последовательностью на первом этапе ставилась задача получения эталонных отпечатков. Для этого необходимо было определить величины нормальных контактных напряжений, возникающих в зоне пятна контакта эластичной оболочки с матрицей при помощи контактных точечных мессдоз и получить отпечатки от копировальной бумаги с различной интенсивностью цветовой насыщенности As, соответствующие определенным в этих зонах контактным нормальным напряжениям ау. Для этого была спроектирована и изготовлена специальная оснастка, состоящая из матрицы и пуансона, которая устанавливалась в стандартный штамповый блок (схема штампа представлена на (рис. 3.1а), фотография - представлена на (рис. 3.16)). Штамп снабжен матрицей - 1, в которую встроены контактные штырьковые мессдозы - 2, замеряющие давления на контактной поверхности между матрицей и эластичной оболочкой - 3; ходографом регистрирующим ход пуансона - 4.

Давления, действующие на контактных поверхностях матрицы с эластичной оболочкой, замерялись с помощью контактных штырьковых мессдоз растяжения с наклеенными на них тензодатчиками, которые были соединены в полумостовую схему. Ходограф представлял собой пластину с наклеенными тензодатчиками, соединенными в полумостовую схему. Фиксирование всех измеряемых величин проводилась с помощью осциллографа K-l 15 на осциллографной бумаге УФ-67. Усиление сигналов от всех датчиков осуществлялось посредством двух усилителей ТА-5. Предварительно проводили тарировку штырьковых мессдоз (при помощи тарировочной балки и лабораторного ручного пресса с образцовым манометром).

Перед началом эксперимента прямоугольные образцы длиной 120 мм, шириной 50 мм, толщиной 12 мм из полиуретана СКУ-7Л укладывались в матрицу, в которую уже была уложена белая и копировальная бумага таким образом, чтобы между полиуретаном и контактным датчиком находилась копировальная бумага и слой белой бумаги. Производилось деформирование полиуретанового образца с шагом 0.5 мм, которое контролировалось ходографом, до высоты образца 8 мм. После проведения эксперимента с помощью полученных осцилограмм и тарировочного графика определялись величины нагрузок, приложенных к мессдозам.

Для определения энергосиловых параметров процесса обработки тонколистового металла на экспериментальном стане локальной гибки-формовки и возможности получения качественных изделий из различных сплавов нами были проведены эксперименты, в процессе проведения которых было установлено, что качественные изделия можно получить только из мягких сплавов алюминия марок А5М, А7М и т.п. (качество в нашем случае характеризуется наличием четко выраженного рельефа по всей поверхности изделия с глубиной не менее 4 мм). При использовании листа из алюминиевого сплава 1105 (данный сплав интересен с точки зрения цены которая на 35 % ниже чем у сплавов А5М-А7М) наблюдалась недостаточная проработка рельефного уступа во впадине .

Поэтому нами были проведены предварительные теоретические (с использованием СКП ANSYS) и конструкторские расчеты для вала с новыми геометрическими размерами (0эл.об=65 мм, 0валгг45 мм). Они должны были исключить упоминавшийся выше недостаток данного оборудования за счет лучшей заполняемости матрицы и увеличить контактные напряжения во впадине матрицы. Увеличение контактных напряжений достигалось за счет уменьшения площади пятна контакта при неизменной действующей силе.

Похожие диссертации на Разработка новых ресурсо и энергосберегающих технологий и оборудования локальной обработки листового металла эластичным рабочим инструментом