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

Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Шпорт Роман Вячеславович

Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов
<
Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов
>

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

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

Шпорт Роман Вячеславович. Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.07.02 / Шпорт Роман Вячеславович; [Место защиты: Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского (МАТИ)].- Москва, 2009.- 116 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2833

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9

1.1. Анализ существующих процессов изготовления осесимметричных и неосесимметричных деталей обжимом и раздачей трубных заготовок 9

1.2. Анализ основных путей интенсификации процессов обжима и раздачи в производстве тонкостенных осесимметричных и неосесимметричных деталей 20

1.3. Оборудование и технологическая оснастка для обжима и раздачи трубных заготовок 25

1.3.1 .Оборудование и оснастка для ротационного обжима 25

1.3.2. Оборудование и особенности конструкции штамповой оснастки для обжима 29

1.3.3. Особенности конструкции штамповой оснастки для раздачи трубных заготовок 35

1.4. Обзор предшествующих теоретических исследований процессов раздачи и обжима трубных заготовок 42

1.4.1. Напряженно-деформированное состояние при раздаче концевых участков труб на жестком пуансоне 42

1.4.2. Напряженно-деформированное состояние при обжиме концевых участков труб по жесткой матрице 51

1.4.3. Теоретические решения неосесимметричных задач 54

1.5. Краткие выводы и задачи исследования 57

Глава 2. Теоретические исследования процессов обжима и раздачи труб в условиях осевой симметрии очага деформации 59

2.1. Исследование процесса обжима труб в жесткой матрице 59

2.2. Теоретические исследования процесса раздачи труб по жесткому пуансону 66

Глава 3. Теоретические исследования процессов неосесимметричсных обжима и раздачи труб 71

3.1. Исследование процесса неосесимметричного обжима 71

3.2. Теоретические исследования процесса раздачи труб по жесткому пуансону 76

3.3. Выводы по результатам теоретических исследований 81

Глава 4. Экспериментальные исследования 82

4.1. Условия проведения экспериментов 82

4.2. Предварительные экспериментальные исследования 88

4.2.1. Экспериментальные исследования процесса осесимметричной раздачи 88

4.2.2. Экспериментальные исследования процесса осесимметричного обжима 89

4.2.3. Экспериментальные исследования процесса неосесимметричной раздачи 91

4.3. Экспериментальные исследования осесимметричного деформирования 92

4.3.1. Экспериментальные исследования процесса осесимметричной раздачи 92

4.3.2. Экспериментальные исследования процесса осесимметричного обжима 96

4.4. Экспериментальные исследования неосесимметричного деформирования 97

4.4.1. Экспериментальные исследования неосесимметричной раздачи 97

4.4.2. Экспериментальные исследования неосесимметричного обжима 101

4.5. Выводы по результатам экспериментальных исследований 103

Основные результаты и выводы 104

Список литературы 106

Приложения 112

Введение к работе

Важнейшей задачей, стоящей перед авиа- и ракетостроением, является интенсификация существующих, разработка и освоение новых технологических процессов, обеспечивающих повышение производительности труда, качества изделий и эффективности производства. Ведущее место в этом принадлежит процессам листовой штамповки, методами которой изготавливается до 75 — 80 % деталей планера летательного аппарата.

В последние годы в производстве деталей летательных аппаратов все острее стоят проблемы, связанные с сокращением доли ручных и доводочных работ, уменьшением общей трудоемкости изготовления деталей и изделия в целом, повышением коэффициента использования материала, улучшением труда рабочих и др. Вместе с тем неуклонно повышают требования к качеству изготавливаемых деталей: точности геометрических параметров, равно-толщинности, равнопрочности, к весовым характеристикам.

Расчеты показывают, что уменьшение веса планера летательного аппарата на 2 — 3 % увеличивает дальность полета на 6 — 8 % при той же полезной нагрузке. Это приводит к необходимости использования в конструкции летательного аппарата деталей и узлов с минимальной избыточной массой и повышенными механическими характеристиками.

Решение задачи получения детали с минимальной избыточной массой не может осуществляться в отрыве от их эксплуатационных качеств и экономической эффективности производства. Комплексное решение указанных задач возможно только путем разработки новых и совершенствования существующих технологических процессов изготовления деталей, которые наряду с экономической, эффективностью производства обеспечивали бы в деталях комплекс требуемых характеристик. Это в свою очередь требует совершенствования существующих методов расчета напряжений и деформаций, возникающих при формоизменении заготовки.

В диссертационной работе приведены результаты дальнейшего исследования способов формоизменения трубных заготовок — процессов обжима и раздачи.

Работа является одним из направлений в комплексе исследований, осуществляемых сотрудниками кафедры «Технология производства летательных аппаратов» МАТИ-РГТУ им: К.Э. Циолковского.

При решении теоретических задач использованы работы: М.В. Сто-рожева, Е.А. Попова, М.Н. Горбунова, Г.А. Смирнова-Аляева, Н.Н. Малини-на, А.А. Ильюшина, Е.И. Исаченкова, А.Д. Матвеева, В.И. Ершова, О.В. Попова, В.И. Глазкова, А.С. Чумадина и других авторов.

Целью работы является сокращение сроков технологической подготовки производства и трудоемкости изготовления деталей летательных аппаратов, получаемых неосесимметричными обжимом и раздачей трубных заготовок.

Методика, материалы, условия исследований. Теоретический анализ процессов обжима и раздачи выполнен с использованием теории пластичности и вариационных методов' расчета. Экспериментальные исследования проведены на натурных образцах и макетах в лабораторных условиях, в условиях опытного производства и мелкосерийного производства.

Научная новизна работы состоит в следующем:

разработана новая математическая модель и метод расчета напряженно-деформированного состояния при обжиме и раздаче трубных заготовок в условиях неосесимметричного деформирования;

разработана методика для обоснования выбора схемы деформирования и определения оптимальных технологических параметров исследуемых процессов;

- предложены эффективные пути оптимизации форм и размеров
штамповой оснастки.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны новые способы деформирования заготовок и рекомен
дации по разработке перспективной штамповой оснастки, обеспечивающие
сокращение сроков технологической подготовки производства и трудоемко
сти изготовления деталей;

разработаны программы расчета на ЭВМ напряженно-деформированного состояния заготовок, которые могут быть использованы для обоснования выбора схемы процесса обжима или раздачи, расчета технологических параметров процесса и устройств для его реализации;

- предложены упрощенные формулы для расчета основных техноло
гических параметров процессов обжима и раздачи.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Международной молодежной научной конференции «XXXIV Гагаринские чтения», XXXII академических чтениях по космонавтике, Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» в 2008 г., изложены в научных статьях, приведенных в списке публикаций.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 работах, в том числе 2 статьях в журнале, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложения.

В первой главе рассмотрено современное состояние исследуемого вопроса. Приведен анализ теоретических решений, на основе которого поставлены задачи теоретических исследований. Проанализированы существующие способы процессов обжима и раздачи, отмечены преимущества и недостатки.

Во второй главе даны теоретические решения по определению напряженно-деформированного состояния заготовки при обжиме и раздаче в условиях осевой симметрии очага деформации.

Проведена оценка погрешности расчетов в сравнении с другими методами расчетов.

Приведены приближенные решения по нахождению полей напряжений и деформаций. Рассмотрены условия получения равнотолщинных деталей и равномерно упрочненных оболочек. Оценены предельные возможности процессов формоизменения.

В третьей главе дано решение по определению напряженно-деформированного состояния заготовки при обжиме и раздаче в неосесим-метричном очаге деформации.

Проведены приближенные решения по нахождению полей напряжений и деформаций. Оценены предельные возможности процессов формоизменения.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие результаты теоретического анализа. Приведены результаты опытных работ по получению неосесимметричных деталей. Приведены перспективные варианты штамповкой оснастки.

В материалах приложения приведены программы расчетов напряженно-деформированного состояния и примеры расчетов.

Анализ основных путей интенсификации процессов обжима и раздачи в производстве тонкостенных осесимметричных и неосесимметричных деталей

Под интенсификацией процессов листовой штамповки понимают совершенствование известных способов получения деталей и устройств для их осуществления с целью повышения качества деталей и снижения затрат на их изготовление.

Различают два основных направления интенсификации: температурную интенсификацию [31], когда поставленная цель достигается путем нагрева (изотермического или дифференцированного) материала заготовки в процессе деформирования и силовую — когда к деформированной заготовке прикладывают дополнительную нагрузку [32]. Часто используют температурно-силовую интенсификацию, заключающуюся в совместном температурном и силовом воздействии на заготовку.

Основной целью интенсификации при обжиме и раздаче трубных заготовок в производстве тонкостенных деталей является уменьшение утонение зоны максимальной окружной деформации и тем самым предотвращение преждевременного разрушения заготовки и уменьшение ее разнотолщинно-сти. При этом увеличение предельной степени деформации достигается путем предотвращения локализации деформаций на наиболее опасном участке. Известны следующие основные пути интенсификации процесса обжима и раздачи труб по жесткому пуансону (см. рис. 1.2):

Процессы обжима и раздачи трубных заготовок с осевым подпором и дифференцированным нагревом материала вдоль образующей [33 - 35], (рис. 1.10). Использование осевого подпора, в качестве которого обычно применяется технологическое кольцо из материала заготовки или более пластичного материала, позволяет управлять толщиной кромки заготовки (уменьшить или полностью исключить утонение кромки заготовки при раздаче), а дифференцированный нагрев материла, больший у кромки и меньший в зоне наименьшего диаметра заготовки, увеличивает механические свойства материала в зоне передачи усилия, предотвращая преждевременную потерю устойчивости заготовки.

Способ позволяет, благодаря дополнительному температурно-силовому воздействию, регулировать толщину получаемой детали, а также получать детали с большим перепадом максимального и минимального диаметров. Ограничивающим фактором этих процессов является потеря устойчивости заготовки в зоне передачи деформирующего усилия.

Основной недостаток — повышенный расход материла на технологические кольца и ограниченные возможности получения равнотолщинных деталей.

Процессы обжима и раздачи на жестком пуансоне трубных заготовок переменной толщины [36]. Способ заключается в том, заготовка имеет переменную по длине толщину для компенсации избыточного увеличения (при обжиме) и утонения материла (при раздаче) зоне максимального диаметра.

Способ позволяет получать равнотолщинные детали и детали с заданным распределением толщины (одинарной и двойной кривизны) и осуществляется преимущественно с нагревом материала заготовки. Ограничивающим фактором процесса является потеря устойчивости заготовки в зоне передачи деформирующего усилия.

Основной недостаток — сложность создания исходной заготовки с переменной по ее длине толщиной стенки.

Для предотвращения потери устойчивости заготовки в зоне передачи усилия при осуществлении раздачи рассмотренными способами может быть использована подвижная обойма, охватывающая неде формированную часть заготовки [12], а также может быть осуществлено дополнительное нагруже-ние заготовки растягивающими меридиональными напряжениями.

Необходимо отметить, что вопрос потери устойчивости заготовок при раздаче на жестком пуансоне полностью не решен. Так при исключении потери устойчивости недеформированной зоны заготовки происходит потеря устойчивости близлежащей деформированной части заготовки. При использовании меридионального растяжения может существенно уменьшиться пластичность материла и тем самым ограничиваются предельные возможности формоизменения. При раздаче труб внутренним давлением по жесткой матрице (см. рис. 1.5) наиболее широко используется в качестве интенсифицирующего фактора осевой подпор кромок заготовки [38, 39, 40, 41].

Процесс заключается в одновременном меридиональном сжатии заготовки в процессе ее раздачи. Это уменьшает утонение материла в зоне максимального диаметра и увеличивает предельные возможности формоизменения за счет изменения схемы напряженного состояния. Возможности регулирования толщины стенки получаемой детали значительно ниже по сравнению с раздачей по пуансону из-за возможной потери устойчивости заготовки в зоне передачи усилия осевого подпора. Используется для получения оболочек малых и средних размеров: сильфонов, компенсаторов и т. п.

Ограничивающие факторы процесса — разрушение заготовки в зоне максимального утонения и потеря устойчивости заготовки в зоне передачи осевого усилия. При раздаче конических заготовок по жесткой матрице одним из основных способов интенсификации при деформировании заготовок с незакрепленными торцами - поэтапное (локальное) деформирование заготовки, от меньшего основания к большему. Такой режем раздачи исключает потерю устойчивости заготовки и, по сравнению с раздачей с закрепленными торцами заготовки, уменьшает утонение материла и расширяет предельные возможности формоизменения. Поэтапное деформирование заготовки может быть осуществлено как жестким инструментом [42], так и эластичным — переменной жесткости по высоте [43, 44].

Рассмотренные способы интенсификации уменьшают разнотолщин-ность получаемой детали за счет уменьшения утонения стенки и расширяют придельные деформации за счет изменения схемы напряженного состояния (с одноименной, схемы с двумя растягивающими напряжениями на разноименную — с одним сжимающим). Для предотвращения локализации деформации в узкой зоне очага деформации по достижении материалом критических деформаций предложен способ раздачи труб [45], где зону исходной заготовки, подверженную в процессе деформации максимальному формоизменению, предварительно упрочняют в отдельных местах. При критических степенях формоизменения это приводит к локализации деформации по всему очагу деформирования, что может привести к существенному расширению придельных степеней формоизменения.

Рассмотренные способы получения тонкостенных оболочек летательных аппаратов методом раздачи трубчатых и конических заготовок и основные пути их интенсификации позволяют сделать следующие выводы: 1. Процессы обжима и раздачи трубных заготовок широко используются в производстве различных деталей летательных аппаратов. 2. Наиболее широкое распространение в производстве конусообразных изделий (обтекателей, переходников, деталей внутреннего набора) получили процессы обжима и раздачи трубных заготовок с использованием жестких инструментов ( матриц и пуансонов). При изготовлении корпусных деталей, сильфонов, компенсаторов — процессы раздачи средней части труб по жесткой матрице. 3. Основными способами интенсификации являются: дифференцированный нагрев материала заготовки, осевой подпор заготовки в процессе раздачи, поэтапное деформирование заготовки. При этом два первых способа, используются преимущественно при обжиме и раздаче на жестком пуансоне (матрице), второй - при раздаче средней части заготовок на жесткой матрице, третий — при раздаче конических заготовок.

Обзор предшествующих теоретических исследований процессов раздачи и обжима трубных заготовок

Перспективное устройство для изготовления крутоизогнутых патрубков показано на рис. 1.28. Устройство содержит переднюю 1 и заднюю 2 неподвижные траверсы. В траверсах 1 и 2 укреплены направляющие колонки 3, на которых установлена с возможностью перемещения от рабочих цилиндров 4, установленных на траверсе 2, подвижная траверса 5 с выполненным на ней цилиндрическим кольцевым выступом б, рогообразный сердечник, состоящий из направляющей 7 и формообразующей 8 частей. Устройство содержит также многовитковый нагревательный индуктор 9.

В процессе формообразования трубная заготовка 10 с помощью механизма подачи проталкивается по рогообразному сердечнику. Под воздействием осевой нагрузки, возникающей при проталкивании заготовки по формообразующей части сердечника, возможна потеря устойчивости стенки трубы. Опасная зона в этом случае находится на контуре очага деформации, по которому приложено внешнее усилие. Поэтому, в первую очередь, непосредственно в зоне передачи усилия в описываемом устройстве кольцевой выступ 6 обеспечивает защемления торцевой части трубной заготовки, что исключает потерю устойчивости стенки трубной заготовки и препятствует образованию гофр.

Исследованию операции концевых участков труб на жестком (преимущественно коническом) пуансоне посвящено много работ [14, 19, 23, 32, 33, 35, 45-48 и др.]. В теоретическом плане этот процесс можно считать наиболее изученным, если речь идет об осесимметричном деформировании.

Наиболее ранние исследования данного вопроса освещены в работах А.А. Ильюшина, С.С. Соловцова, Н.Н. Малинина, М.Н. Горбунова, Е.А. Попова и других исследователей.

Шофман Л.А. [46], анализируя напряженно-деформированное состояние при раздаче труб, получил формулы для расчета напряженного состояния где о т, и — соответственно меридиональное и окружное напряжения, уТ — предел текучести материала, R — радиус оболочки после деформирования, х — текущий радиус оболочки. Полученные выражения следует рассматривать как приближенные, так как они не учитывают упрочнение материла, контактное трение и изменение толщины стенки в процессе раздачи. Солонцов С.С. [47, 48] путем совместного решения уравнения равновесия и условия пластичности получил формулу для определения усилия при раздаче с учетом контактного трения и упрочнения материала, однако без учета изменения толщины стенки оболочки: где ju - коэффициент трения, Ro, R — радиусы срединной поверхности до и после раздачи. Горбуновым М.Н. [14, 19, 23] определено напряженно-деформированное состояние при раздаче труб на коническом пуансоне, приближенно исследовано влияние дифференцированного нагрева и осевого подпора на величину меридиональных и окружных напряжений и определен оптимальный закон изменения напряжений текучести материла при получении равнотолщинных деталей. Формула для расчета меридиональных напряжений с учетом силы трения и упрочнения аналогична (1.2), усилие раздачи с учетом изгиба материала определяется выражением: где ато — экстраполированный предел текучести материала, Rp — радиус свободного изгиба, Ко — коэффициент раздачи. Оптимальный закон изменения напряжения текучести при получении равнотолщинных деталей имеет вид где cfs — напряжение текучести на кромке заготовки, С - коэффициент, учитывающий трение. Недостатком решения является неучет изменения толщины заготовки в процессе раздачи, что оказывает влияние на распределение напряжений, и приближенный учет упрочнения материла в виде где Я — модуль упрочнения, shp - максимальная деформация. Более полно процесс раздачи рассмотрен Поповым Е.А. [49 — 51]. Задача решена по безмоментной теории оболочек с учетом трения, упрочнения материала в виде (1.5) и изгиба заготовки. Заготовка делится автором на ряд участков (см. рис. 1.29). Изменение толщины оболочки в процессе раздачи определяется методом последовательных приближений, при котором вначале осуществляется расчет напряжений в предложении неизмененной толщины стенки оболочки, а затем по осредненным значениям напряжений определяется осредненная функция распределения толщины где S0, R0 — начальная толщина и радиус заготовки. При необходимости может быть осуществлено второе приближение, если задаться полученным распределением толщины (1.9), рассчитать распределение напряжений (1.8) и вновь определить распределение толщины (или деформаций). Недостатками известной методики анализа напряженно-деформированного состояния при раздаче являются: - приближенный учет упрочнения материала (уравнение (1.5)); - приближенный учет влияния изменения толщины стенки в процессе деформирования. Раздачу как процесс формоизменения моментных оболочек рассмотрел Казакевич И.И. [52]. Им получены формулы для расчета меридионального усилия, действующего по периметру недеформированной части заготовки (рис. 1.30)

Теоретические исследования процесса раздачи труб по жесткому пуансону

При штамповке в холодном состоянии рабочие поверхности заготовки и оснастки смазывались машинным маслом; при штамповке с нагревом — коллоидно-графитовым препаратом марки В-0.

Нагрев заготовок осуществлялся от предварительно разогретой штам-повой оснастки, которая в свою очередь нагревалась с помощью трубчатых электронагревателей (ТЭНов). Температура нагрева контролировалась хро-мель-алюмеливыми термопарами с помощью потенциометра КСП-4 (рис. 4.7).

Перед деформированием заготовки размечались в окружном и осевом направлении с получением сетки с размерами ячеек 3-5 мм. Сетка наносилась с использованием токарного станка (рис. 4.8) с погрешностью менее 3%. После формоизменения изменение сетки размеров измерялось различными методами: штангенциркулем, индикатором часового типа (рис. 4.9), с помощью инструментального микроскопа или координатографа «Inspector-60» (рис. 4.10). Погрешность измерений не превышала 3% Предварительные экспериментальные исследования были проведены без нагрева материала заготовок для подтверждения правильности выбора схем деформирования.

Эксперименты были проведены на трубах 0 30x1,5 мм из материала Д16Т. Половина угла конусности пуансона а составляла 22 ЗО7. Схема процесса раздачи приведена на рис. 4.11.

Раздача осуществлялась в несколько этапов. Заготовка длиной L0 под действием усилия пресса Р перемещалась на небольшую величину AL. Формоизменение приостанавливалось, заготовка извлекалась из штампа и измерялась общая длина заготовки L с полученной конической частью. Затем вновь осуществлялось формоизменение при небольшом перемещении AL. Результаты экспериментов по раздаче приведены в табл. 4.1. Эксперименты по обжиму труб были проведены, как и при раздаче, на трубах о 30x1,5 мм из материала Д16Т. Половина угла конусности матрицы а составляла 20. Схема процесса обжима приведена на рис. 4.12. Обжим (как и раздача) производился в несколько этапов. Заготовка длиной L0 под действием усилия пресса Р перемещалась на небольшую величину AL. Формоизменение приостанавливалось, заготовка извлекалась из Как видно из табл. 4.2, при обжиме общая длина заготовки L также уменьшается, но это уменьшение менее интенсивное, чем при раздаче. Эти эксперименты были проведены на описанном выше осесимметрич-ном пуансоне с половиной угла конусности а =22 30, ось которого была наклонена к оси заготовки в соответствии со схемой, приведенной на рис. 4.14. Использовались заготовки 0 30x1,5 мм из материала Д16Т. Деформирование осуществлялось в холодном состоянии. Результаты экспериментов (усреднены по трем опытам) приведены в табл. 4.3. Из табл. 4.3. видно, что при неосесимметричной раздаче уменьшение длины заготовки происходит неравномерно. Чем больше «угол раздачи», тем больше уменьшение длины заготовки. Предварительные эксперименты показали правильность выбранных схем деформирования и эффективность контролируемых геометрических параметров заготовки.

Теоретические исследования процесса раздачи труб по жесткому пуансону

В современных летательных аппаратах широкое применение нашли тонкостенные конструкции, которые получают из трубных заготовок: баллоны, обтекатели, корпусные детали с криволинейной образующей, переходники, компенсаторы, тяги управления, а также детали внутреннего набора и гидрогазовых систем [1 — 4], типовые представители которых приведены на рис. 1.1. В табл. 1.1 приведены типовые детали самолета SSJ-100, получаемые с использованием операций обжима и раздачи.

В промышленном производстве указанные детали получают различными способами: обычно осесимметричные оболочки крупных размеров (диаметром свыше 3000 мм) изготавливают токарно-давильной обработкой из сварных заготовок [5] и импульсными методами штамповки [6, 7], неосе-симметричные детали средних размеров (диаметром от 1000 до 3000 мм) — секционной штамповкой [8], вытяжкой на прессах в жестких штампах [9, 10], осесимметричные детали небольших размеров - ротационной вытяжкой из листовых или конических заготовок [11], неосесимметричные - гидроформовкой, вытяжкой из листа [12, 13] и методами обжима и раздачи трубных заготовок [14 — 16] и др.

Использование в качестве полуфабриката трубной заготовки в том или ином случае позволяет уменьшить трудоемкость изготовления деталей, снизить расходы на технологическую оснастку и повысить коэффициент использования материала [17]. В настоящее время наибольшее распространение получили следующие процессы обжима и раздачи трубчатых заготовок, классифицировать которые удобно по виду среды, применяемой в качестве пуансона или матрицы [18]: 1) процессы, у которых функции носителя формы и передачи деформирующего усилия на заготовку выполняют жесткие пуансон и (или) матрица; 2) процессы, у которых носителем формы является пуансон, а деформирующее усилие передается со стороны нежесткой матрицы; 3) процессы, при осуществлении которых носителем формы детали является матрица, а в качестве деформирующего элемента принимается жидкость, газ, резина или иная передающая давление среда; 4) процессы, у которых функция носителя формы и передачи усилия на заготовку выполняет нежесткая передающая давление среда.

К первому классу процессов относятся следующие процессы изготовления оболочек: 1. Процессы обжима и раздачи трубной заготовки жестким инструментом (матрицей или пуансоном) [14, 19] (рис. 1.2), которые заключаются в осевом перемещении трубчатой заготовки 1 относительно матрицы или пуансона 2. Форма матрицы (пуансона) соответствует форме изготавливаемой детали. При этом толщина стенки получаемой детали изменяется в направлении наибольшего диаметра: увеличивается при обжиме и уменьшается при раздаче.

Способ прост в осуществлении и используется для изготовления деталей одинарной и двойной кривизны небольших размеров. В качестве заготовки могут использоваться цилиндрические или конические заготовки, полученные сваркой из листового материала. Способ позволяет осуществлять процессы обжима и раздачи с одновременным нагревом материала заготовки (обычно от предварительно нагретого инструмента), что при прочих равных условиях уменьшает количество технологических переходов, количество соответствующей технологической оснастки и промежуточных операций термообработки (отжига) при изготовлении детали. Способ обеспечивает получение деталей с 2-х-З-х кратным перепадом диаметров по образующей.

Ограничивающим фактором процесса раздачи является разрушение заготовки в зоне максимального утонения (на кромке заготовки), а также (преимущественно при раздаче с нагревом) потеря устойчивости заготовки в зоне передачи деформирующего усилия; при обжиме - ограничивающий фактор - потеря устойчивости в зоне передачи деформирующего усилия. Основной недостаток способа - повышенная разнотолщинность получаемых деталей, которая для предельных степеней формообразования может составлять 40- 60%, что приводит к избыточной массе получаемых деталей и требует в ряде случаев дополнительные операции механической обработки с целью обеспечения требуемого распределения толщины стенки по образующей детали.

Похожие диссертации на Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов