Исследование процессов формовки листовых и трубных заготовок в производстве крутоизогнутых патрубков

• Автор: Шемонаева, Елена Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР СПОСОБОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
1.1. Конструктивно-технологический анализ крутоизогнутых патрубков
1.2. Существующие способы изготовления крутоизогнутых патрубков и методы
расчета технологических параметров
1.2.1. Способы изготовления патрубков из трубных заготовок и методы расчета
1.2.2. Способы изготовления патрубков из листовых заготовок и методы расчета
1.2.3. Другие методы решения задач листовой штамповки
1.3. Выводы
1.4. Цель и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМОВКИ ЛИСТОВЫХ И ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ
2.1. Исходные положения и допущения
2.2. Исходные уравнения и методы решения
2.3. Разработка общей математической модели
2.4. Теоретические расчеты процесса формовки листовой заготовки
2.5. Теоретические расчеты процесса осесимметричной формовки трубной
заготовки
2.6. Теоретические расчеты процесса неосесимметричной формовки
предварительно изогнутой трубной заготовки
2.7. Разработка приближенного метода расчета при неосесимметричной
формовке патрубка
2.8. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОРМОВКИ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ
3.1. Оборудование, оснастка и инструмент, применяемые в ходе
экспериментальных исследований
3.2. Формовка полуторов из листовых заготовок

3.3. Формовка крутоизогнутых патрубков из предварительно изогнутых
трубных заготовок
3.4. Неосесимметричная формовка крутоизогнутых патрубков из
прямолинейных трубных заготовок
3.5. Выводы
3.6. Технологические рекомендации по изготовлению крутоизогнутых
патрубков из листовых и трубных заготовок
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Компьютерная программа для расчета процесса формовки листовых
заготовок
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты теоретических исследований процессов формовки
полуторов из листовых заготовок
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Компьютерная программа расчета процесса формовки
предварительно изогнутой трубной заготовки
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты теоретических расчетов осесимметричного процесса формовки крутоизогнутых патрубков из предварительно изогнутых трубных заготовок.. 130 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Компьютерная программа расчета процесса неосесимметричной
формовки предварительно изогнутой трубной заготовки
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Результаты теоретических расчетов процесса неосесимметричной формовки крутоизогнутых патрубков из предварительно изогнутых трубных заготовок.. 138 ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Результаты теоретического приближенного расчета несимметричной
формовки крутоизогнутого патрубка из прямолинейной трубной заготовки
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Результаты экспериментальных исследований по формовке
листовых заготовок
ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Результаты экспериментальных исследований по формовке
предварительно изогнутых трубных заготовок
ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Результаты экспериментальных исследований по несимметричной формовке трубных заготовок
ВВЕДЕНИЕ
Гидравлические, газовые и топливные системы широко используются в различных изделиях машиностроения. Например, в современных летательных аппаратах общая длина трубопроводов в гидросистемах управления, топливных, масляных, воздушных и других коммуникациях, достигает нескольких километров. Для того чтобы смонтировать ветку системы трубопровода со всеми ответвлениями, с изгибом на нужный угол, с возможностью огибать препятствия необходимы такие элементы системы, как крутоизогнутые патрубки.
Крутоизогнутые патрубки изготавливают из трубных заготовок гибкой в инструментальных штампах или на специализированных трубогибочных станках, однако при изготовлении этими способами возникают такие дефекты, как преждевременное разрушение заготовки, овальность сечения или потеря устойчивости на внутреннем радиусе изгиба. Для предотвращения этих недостатков оборудование и оснастка должны предусматривать специальные поддерживающие и направляющие устройства, что значительно усложняет конструкцию оснастки.
При невозможности получения крутоизогнутых патрубков из трубных заготовок используют способы изготовления из листа двух половин крутоизогнутых патрубков (полупатрубков) с их последующей сваркой. Деформирование листовых заготовок осуществляют как жестким инструментом с использованием свинцово-цинковых штампов, так и с использованием универсальных (жидкостных, эластичных и газовых) пуансонов и матриц. Основные недостатки здесь связаны со сваркой (подгонкой кромок заготовок, зачисткой сварного шва, контролем и т.д.), что увеличивает трудоемкость изготовления деталей.
Общей острой проблемой в производстве патрубков остается повышенная разнотолщинность получаемых деталей, что ведет к избыточной массе изделий. Кроме того, относительно низкие предельные возможности формоизменения заготовок приводят к многопереходности обработки. В конечном итоге традиционные технологии ограничивают рост показателей качества крутоизогнутых патрубков по геометрическим и массовым характеристикам.
В теоретическом плане процессы формовки исследовались известными российскими и зарубежными учеными, среди которых Е.А. Попов, М.Н. Горбунов, Е.И. Исаченков, В.И. Ершов, Б.Н. Марьин, 3. Марчиняк, Э. Томсен, Ш. Кабояши и др. Несмотря на большое число работ, известные методы расчета носят в основном приближенный характер и связаны обычно только с расчетом силовых параметров процесса. Задачи, как правило, решены без учета оценки влияния основных технологических факторов на качество получаемых деталей: не определены факторы, которые обеспечивают управление разнотолщинностью получаемого изделия и позволяют уменьшить количество технологических переходов, нет зависимостей, позволяющих

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМОВКИ ЛИСТОВЫХ И ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ КРУТОИЗОГНУТЫХ ПАТРУБКОВ
2.1. Исходные положения и допущения
Для решения поставленных задач, рассмотрим схему напряженно-деформированного состояния листовых и трубных заготовок в процессе формовки универсальными средами (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема напряженно-деформированного состояния в процессе формовки: а) листовых заготовок; б) трубных заготовок
Для определения закономерностей пластического деформирования процессов формовки листовых и трубных заготовок, воспользуемся методом численного решения задач
пластического деформирования [87-96]. В отличие от рассмотренных ранее методов решения задач, метод численного решения можно было бы назвать точным, поскольку он оперирует совместным решением всей исходной системы уравнений, а точность расчета зависит от выбора численного метода. Помимо этого, этот метод позволяет учесть геометрические параметры заготовки, параметры упрочнения материала в результате пластической
деформации, а также автоматизировать расчет посредством ПК.
При решении задачи будем иметь ввиду следующие основные допущения, принятые в листовой штамповке [87-96]:
- материал заготовки однороден, непрерывен и изотропен;
- схемы напряженного состояния сводятся к плоской сгт * 0;