Формообразование фланцев и утолщений на осесимметричных трубчатых заготовках

• Автор: Харитонов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 179 с. : ил

Содержание

Введение
1 Современное состояние теории технологии получения фланцев и утолщений на осесимметричных заготовках

1.1 Получение фланцев и утолщений в сплошных и трубчатых заготовках.

1.2 Теоретические и экспериментальные исследования процесса штамповки утолщений

1.3 Методы решения осесимметричных задач пластического формоизменения

1.4 Цели работы и задачи исследования

2 Вариант конечно-элементного анализа процессов обработки металлов давлением

2.1 Построение разрешающих уравнений метода конечных элементов на

базе вариационных принципов механики деформируемых сред

2.2 Основные соотношения метода конечных элементов для случая
осесимметричного состояния
2.3 Представление матрицы жесткости
2.4 Пластическая деформация
2.5 Моделирование взаимодействия материалов заготовки с поверхностью инструмента
2.6 Оценка деформируемости и прогнозирования разрушения материала.
2.7 Тестовая задача
2.8 Выводы
3 Теоретическое исследование процессов формирования фланцев на трубчатых заготовках
3.1 Получение наружного фланца пуансоном с неподвижной и подвижной направляющими
3.1.1 Расчетная схема процесса
3.1.2 Анализ результатов расчетов при формировании наружного фланца
пуансоном с неподвижной и подвижной направляющими
3.2 Получение внутреннего фланца пуансоном с неподвижной и
подвижной направляющими
3.2.1 Расчетная схема процесса
3 .2.2 Анализ результатов расчетов при формировании внутреннего фланца пуансоном с неподвижной и подвижной направляющими
3.3 Построение вторичных математических моделей процесса
3.3.1 Модели и планы численного эксперимента
3.3.2 Силовые и деформационные параметры процессов формирования наружного фланца пуансоном с неподвижной и подвижной направляющими
3.3.3 Силовые и деформационные параметры процессов формирования внутреннего фланца пуансоном с неподвижной и подвижной направляющими
3.4 Основные результаты и выводы
4 Теоретические и экспериментальные исследования формирования утолщений на стенках трубчатых заготовок
4.1 Теоретические исследования
4.1.1 Формирование наружного утолщения на стенках трубчатой заготовки
4.1.2 Формирование внутреннего утолщения на стенках трубчатой заготовки
4.2 Экспериментальные исследования
4.2.1 Методика проведения экспериментов
4.3 Разработка технологического процесса получения заготовки полого
вала с наружними шлицами
4.4 Разработка технологических процессов получения заготовок деталей
газовой аппаратуры (нагревательных колонок)
4.5 Основные результаты и выводы
5 Заключение
Список литературы
Приложение
Приложение

Введение

Перед отечественным машиностроением стоит задача разработки принципиально новых технологий и оборудования, конкурентноспособных на мировом рынке, позволяющих получать изделия высокого качества при наименьших затратах на их производство.
В различных отраслях промышленности от приборостроения до тяжелого машиностроения нашли широкое применение осесимметричные детали, имеющие фланцевое утолщение в торцевой части или утолщения на любом участке длины внутри или снаружи.
Наиболее эффективными для получения подобного рода деталей является обработка металлов давлением, позволяющая получать детали с достаточной точностью, практически без потерь материала. Вместе с тем повышается производительность, а получаемые изделия имеют более высокие прочностные характеристики и износостойкость за счет упрочнения материала.
Однако, несмотря на широкое применение этих операций в практике штамповочного производства, отработка их режимов проведения требует значительных временных и экономических затрат, так как поиск их ведется как правило экспериментальным путем. Это связано с отсутствием рекомендаций и методик, позволяющих производить процессы набора утолщений наиболее рационально, поэтому в производстве достаточно велик объем экспериментальных и доводочных работ, реализуемых режимов обработки.
Актуальным является необходимость дальнейшего развития теоретических и экспериментальных исследований для разработки научно-обоснованных методик проектирования технологических процессов набора утолщений на фланцах и стенках трубчатых заготовок с целью их интенсификации при снижении энергоемкости и трудозатрат, что в целом представляет большой практический интерес.
Диссертационная работа выполнена в рамках Государственной программы 2000 года «Научные исследования высшей школы в области производст-

Модуль объемного сжатия к для изотропного тела в случае осесимметричной деформации имеет вид:
*
1-2«/
Модуль сдвига С? связан с модулем Юнга Е и коэффициентом Пуассона у формулой:

в упругой области и
2 ■ (1 + у)

в пластической.
Здесь Я - касательный модуль упрочнения. Коэффициент Ляме Я определяется формулой:
Я = К-~С.

Таким образом, матрица материальных констант Я имеет вид:
я+ю я я
я я+ю я
я я я+ю
0 0 0 я
(2.19)
Следует особо отметить, что использовать матрицу жесткости в таком виде для пластического состояния, можно только связывая приращения деформаций и напряжений, о чем было сказано ранее при выводе уравнения равновесия.
^ Зная текущее состояние элемента, предел текучести, накопленную деформацию и приращения внешних сил, можно определить изменение напряженно-деформированного состояния на шаге приращения перемещений Аи и сил АР, используя для вычисления матрицы жесткости К по формуле (2.15) упругое или пластическое представление матрицы жесткости.