Автоматизированное проектирование формообразующей оснастки для штамповки эластичной средой листовых деталей летательных аппаратов

• Автор: Прохоров, Андрей Германович
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ПРАКТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ОПЕРАЦИЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКИ
1.1. Анализ процессов листовой штамповки эластичной средой и пути автоматизации технологической подготовки
1.2. Конструктивно-технологический анализ изделий, получаемых листовой штамповкой эластичной средой
1.2.1. Классификация листовых деталей листовой штамповки эластичными средами по виду пространственной схемы и контуру детали
1.2.2. Классификация листовых деталей по входящим в данную деталь элементам
1.3. Конструктивно-технологический анализ процесса листовой штамповки эластичной средой
1.3.1. Основные технологические операции, выполняемые методами штамповки эластичной средой
1.3.2. Конструкции оснасток для формования эластичными средами
1.4. Анализ применяемых приемов математического моделирования операции формования листовых деталей эластичными средами
1.4.1. Конечно-элементное моделирование листовой штамповки
1.4.2. Упрощенные математические модели листовой штамповки на основе положений теории пластичности
1.5. Системы автоматизированного проектирования техоснастки для операций листовой штамповки
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ
2.1. Концепция создания и реализация универсальной расширяемой автоматизированной системы проектирования технологической оснастки
2.1.1. .Общая концепция мозаичной САПР
2.1.2. Общая структура и порядок функционирования мозаичной САПР
2.2. Разработка методов геометрического анализа ЗБ моделей листовых деталей
2.2.1. Методика сканирования ЗБ моделей
2.2.2. Сортировка граней детали
2.2.3. Создание секущих плоскостей для сканирования внешнего контура детали, сканирование некоторых точек
2.2.4. Создание секущих плоскостей для сканирования внутренних контуров детали
2.2.5. Вычисление радиусов кривизны внешнего контура детали, коррекция некоторых ранее считанных данных

2.2.6. Удаление секущих плоскостей для сканирования внешнего
контура детали
2.2.7. Перестановка отсканированных точек в массивах, чтобы они
образовывали непрерывный контур
2.3. Построение параметрических элементов технологической оснастки
2.3.1. Параметризация проектируемых объектов
2.3.2. Определение углов пружинения детали
2.3.3. Методика построения параметрических ЗБ моделей формообразующих элементов оснастки
ГЛАВА 3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФОРМООБРАЗУЮЩЕЙ ОСНАСТКИ ДЛЯ ШТАМПОВКИ ЭЛАСТИЧНОЙ СРЕДОЙ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ
3.1. Проверка работоспособности и адекватности получаемых результатов модуля формирование 30 моделей деталей техоснастки
3.2. Автоматизированное проектирование технологической оснастки с помощью модуля мозаичной САП!3 - «ЗО-анализатор»
3.3. Автоматическое проектирование развёртки листовой детали с помощью разработанного ПО
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Из всего многообразия технологических процессов изготовления и сборки летательных аппаратов выделяются заготовительно-штамповочные работы, как работы, занимающие значительную часть общего объема работ по производству деталей самолета.
Листовые детали, получаемые методами штамповки, находят широкое применение при изготовлении элементов конструкции летательных аппаратов. Так при изготовлении различных элементов жёсткости (шпангоутов, нервюр и т. д.) используется метод штамповки эластичной средой.
Непрерывное совершенствование приёмов технологической подготовки машиностроительного производства привело к глобальному применению информационных технологий, основанных на использовании компьютерных конструкторских, технологических, экономических, планирующих и прочих систем.
В самолетостроении информационные технологии вытеснили один из основных методов технологической подготовки производства - плазово-шаблонный. Однако ещё до настоящего времени элементы плазово-шаблонного метода продолжает существовать в заготовительноштамповочном производстве, и, следовательно, продолжают существовать недостатки присущие этому методу увязки размеров:
• длительные сроки технологической подготовки производства;
• большие затраты на проектирование и изготовление технологического оснащения;
• большие объемы работ по изготовлению плазово-шаблонного инструментария.
При проектировании технологической оснастки для изготовления деталей эластичной средой инженер-технолог руководствуется различными нормативными документами - ГОСТами, ТУ, инструкциями, где жёстко заданы параметры разрабатываемых инженерных решений, а весь процесс разработки формализован. При этом он фактически действует по определённому ал-
1.4.2. Упрощенные математические модели листовой штамповки на основе положений теории пластичности Часто при создании автоматической системы проектирования технологической оснастки необходимо провести упрощенное математическое моделирование отдельного аспекта деформационного процесса заготовки.
Типовой задачей такого моделирования является определение величины пружинения детали в целом (или ее элементов в отдельности) после снятия нагрузки формования.
Например, детали, гнутые в штампе, после снятия со штампа упруго изменяют угол гиба (распружиниваются) на величину угла пружинения. Угол пружинения зависит от механических свойств и толщины материала, радиуса гиба, формы детали и способа гибки. При гибке заготовок на угол 90° изделие может получиться с углом 94°. В этом случае, чтобы получить изделие с точным углом 90°, пуансон и матрица штампа должны быть изготовлены с углом 86°.
Угол гибочного пуансона и матрицы апм = «изл - /?юл, где «н.зд - угол изделия, град;
/Уюл - угол пружинения материала, град.
Для моделирования пружинения листа, согнутого по прямолинейному ребру применяется формула [39]:

Е - модуль упругости материала листа;
- предел текучести;
- внутренний радиус штампуемой детали по чертежу;
Я - радиус пуансона штампа, мм.
На практике часто, ввиду неоднородности характеристик штампуемого материала, углы пружинения не совпадают с расчетными. В этих случаях не-