Разработка методов и алгоритмов проектирования процессов формообразования тонкостенных профилей стесненным изгибом с устранением потери устойчивости краевых элементов

• Автор: Куприн, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 228 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения и сокращения, принятые в работе

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение гнутых тонкостенных профилей в конструкциях летательных аппаратов

1.2. Качественные характеристики профилей, изготовляемых различными технологиями и обоснование выбора изготовления методом стесненного изгиба в валковых парах

1.3. Гибочно-прокатное оборудование

1.4. Анализ работ по теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов формообразования гнутых тонкостенных профилей в роликовых парах
1.5. Анализ дефектов и причины их возникновения при формообразовании гнутых тонкостенных профилей по интенсивным режимам в валковых парах
1.6. Постановка задач исследований процесса изготовления тонкостенных профилей методом стесненного изгиба с предотвращением потери устойчивости краевыми элементами и пути их решения
1.7. Выводы
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Исходные допущения при разработке моделей очагов деформации краевых подгибаемых элементов
2.2. Моделирование процесса формообразования плоского подгибаемого элемента в очаге деформации предварительного перехода
2.3. Критерий устойчивости плоской полки с продольными остаточными деформациями, полученными в процессе профилирования на переходах предварительного формообразования
2.4. Оценка амплитуды кромковой волнистости при подгибке полок тонкостенных профилей на закритические углы
2.5. Модель очага деформации многоэлементной подгибаемой полки тонкостенного профиля
2.6. Модель очага деформации криволинейного подгибаемого элемента и условие устойчивости последнего после отформовки
2.7. Амплитуда периодических изломов криволинейных полок при их подгибке на запредельные углы
2.8. Оценка значений прогибов симметричных профилей и крутки асимметричных профилей от накопленных в процессе формообразования продольных остаточных деформаций
2.9. .Моделирование процесса формообразования профиля на окончательных переходах и формирование критерия устойчивости периферийных сжимаемых элементов
2.10. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Геометрические параметры очагов деформации краевых подгибаемых элементов и в зависимости от ширины элементов, геометрии поперечного сечения профилей, схем формообразования, механических свойств заготовок и межклетьевого расстояния
3.2. Оценка уровня продольных остаточных деформаций в краевых элементах профилей прямым и косвенным методами
3.3. Исследование зависимости предельных углов подгибки краевых элементов тонкостенных профилей на предварительных переходах от геометрических параметров элементов, межклетьевого расстояния и механических свойств заготовок
3.4. Исследование процесса формообразования минимальных внутренних зон сгиба силами торцевого сжатия на окончательных переходах без потери устойчивости краевыми элементами тонкостенных профилей
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И
ОБОРУДОВАНИЯ
4.1. Разработка технологических схем формообразования профилей, используемых в конструкциях летательных аппаратов
4.2. Разработка оснащения для изготовления специальных тонкостенных профилей сложной формы поперечного сечения
4.3. Изготовление профилей с заданной продольной кривизной и предотвращением потери устойчивости элементами профилей обращенными внутрь кривизны
4.4. Оптимизация параметров гибочно-прокатного оборудования для изготовления тонкостенных широкополочных профилей с отсутствием потери устойчивости краевых элементов
4.5. Изготовление инструмента и требования к нему
4.6. Внедрение оборудования и технологии изготовления тонкостенных профилей
4.7. Технико-экономические показатели применения гнутых из листа профилей
4.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные обозначения и сокращения, принятые в работе
я - толщина заготовки;
Ь - ширина полки, отбортовки;
Ь - длина напряженно-деформированной зоны в направлении профилирования.
А - межклетьевое расстояние;
ау - межосевое расстояние;
В3 - ширина заготовки (полосы);
а, - угол подгибки полки на актуальном переходе;
Ааг - угол подгибки полки за I - переход;
Ьк - длина зоны передачи усилий (контактная зона);
со - прогиб заготовки (поперек направления профилирования);
V - скорость профилирования;
Юм - амплитуда краевой волнистости;
Т - длина периода волнистости (периодических изломов);
к = Ь/я - параметр тонкостенности элемента профиля;
р - расстояние от рассматриваемой материальной точки подгибаемого элемента (по срединной плоскоста) до зоны угловых деформаций;
а(х) - функциональная зависимость изменения угла подгибки полки в очаге деформации;
Хкр - координата по продольной оси х критического сечения (с наибольшей кривизной поверхности очага деформации);
е, Еост - продольные деформации соответственно в зоне плавного перехода и остаточные после формообразования;
0, и В, - центральный угол и радиус кривизны элемента профиля на I - ом переходе;

Таблица 1.4. Технические характеристики станов УкрНИИМета
Технические характеристики 1-7x80 -500 1-4x400- 1500 1-8x60- 730 2-6x
Толщина полосы, мм 2-7 1-4 1 -8
Длина профилей, м 3-12 2,5 -12 2-12
Максимальная высота сечения, мм 160 200 115
Производительность, м/мин 30-150 30-180 7,2 - 20 3
Количество клетей 14 20 10
Мощность привода, кВт 800 600 58
Количество электродвигателей 2 2 2
Диаметр верхних валов, мм 540 614-658 375
Диаметр нижних валов, мм 230 302 150
Диаметр валов стана, мм 170 230 110
Макс. давление металла на валки, кН 300 200 120
Макс. крутящий момент, кН-м 9,55 3,15 2,4 2,
Межклетьевое расстояние, мм 1400 1200 1060 1
Из современных отечественных разработчиков и изготовителей профилегибочных агрегатов для примера рассмотрим технические характеристики и особенности конструкции профилегибочные станы ООО «Аркада» (Смоленск) таблица 1.5.
Таблица 1.5. Техникоэкономические характеристики станов ООО «Аркада» (г. Смоленск, 2002 г)
Тип стана Ширина заготовки, мм Потребляемая мощность, кВт Количество клетей Скорость профилирования, м/мин Мин. и макс. толщина полосы, мм Длина стана, м Масса стана, т Масса валковой оснастки, т Стоимость стана с одной инструментальной наладкой, т. у. е. Стоимость комплекта валковой оснастки, т. у.е.
1 200 15-25 10-15 До 40 о 4-6 6-9 2,4-3,6 35-51
2 400 18-30 10-15 До 40 7 4-6 8-12 3,0-4,5 50-65
3 200 25-40 15-25 До 30 сГ 6-10 15-25 4,5-6,0 75-95
Особенности станов:
(без блоков) - привод на клеть шарнирный блочного типа - блок состоит из 5-ти клетей, между валами имеется зубчатая передача, привод осуществляется или на верхний или на нижний вал.
Анализируя основные технические характеристики и стоимость как зарубежного, так и отечественного оборудования для профилирования и валковой оснастки к нему можно сделать заключение об экономической нецелесообразности использования данного класса оборудования для авиационной промышленности, где получили распространение гибочнопрокатные четырех-шестиклетьевые станки. Наряду с традиционными