Интенсификация процесса последовательной локальной формовки тонколистовых металлов эластичным и жестким рабочим инструментом

• Автор: Сербина, Ольга Ростиславовна
• Шифр специальности: 05.03.05, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор современного состояния процессов листовой

формовки.

1.1 Листовая формовка упругоэластичными средами.

1.1.1. Формовка жидкостью

1.1.2. Эластомеры и их применение в качестве рабочего инструмента в процессах обработки металлов давлением

1.1.3. Технологические особенности формовки эластичными средами

1.1.4. Определение глубины затекания эластомера в полость матрицы

1.2. Листовая формовка в жестких штампах.

1.2.1. Местная осесимметричная листовая формовка.

1.2.2. Влияние сил трения на предельную глубину формуемой полости
1.2.3. Формовка ребер жесткости на листовом металле
1.3. Локализация очага пластической деформации при обработке листовых
металлов на машинах с вращающимся рабочим инструментом
1.3.1. Особенности деформирования листовых металлов на профилегибочном оборудовании
1.3.2. Определение энергосиловых параметров процесса производства сортовых профилей.
1.3.3. Формообразование изделий из листовых металлов на ротационных машинах с использованием эластичных сред
1.3.4. Определение технологических параметров процессов гофрирования и формовки эластичным рабочим инструментом
1.3.5. Деформирование тонколистовых заготовок на станах локальной формовки
1.3.6. Определение напряженнодеформированного состояния эластичного инструмента при контакте с профилированной матрицей.
1.4. Выводы по главе 1, цель и задачи исследований.
стр.
ГЛАВА 2. Теоретические исследования процесса последовательной
локальной формовки тонколистового металла эластичным и жестким
рабочим инструментом
2.1. Основные уравнения анализа напряженнодеформированного
состояния материала методом конечных элементов
2.1.1. Уравнения связи напряжений с деформациями
2.1.2 Матрицы прочностного анализа
2.1.3 Уравнение связи эквивалентных напряжений с эквивалентными деформациями
2.1.4. Напряжения на поверхности элемента.
2.1.5. Пластическое поведение материала.
2.2. Эмпирические уравнения для описания деформирования
эластомеров.
2.2.1. Деформационные свойства эластомеров
2.2.2. Роль физических узлов при деформировании.
2.2.3. Деформационные свойства эластомеров при сжатии.
2.3. Теоретические основы деформирования гиперупругих материалов
2.3.1 Основные положения
2.3.2 Определение констант гиперупругого материала
2.4. Математическое моделирование процесса последовательной локальной формовки тонколистового металла эластичным и жестким рабочим инструментом
2.4.1. Создание математических моделей деформирования эластичной цилиндрической оболочки вала
2.4.2. Создание математических моделей последовательной локальной формовки листовой заготовки эластичным и жестким рабочим инструментом.
2.5. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования технологических
возможностей локальной формовки эластичным и жестким рабочим инструментом.
3.1. Основные задачи экспериментальных исследований
3.2. Методика проведения экспериментов.
3.2.1. Исходные материалы
3.2.2. Оборудование для испытаний
3.2.3. Планирование экспериментов
3.3. Содержание экспериментов и обработка результатов
3.3.1. Определение зависимости контактных напряжений от степени деформации эластомеров по методу отпечатков
3.3.2. Экспериментальное исследование процесса деформирования эластичных цилиндрических оболочек на стане локальной формовки.
3.3.3. Экспериментальное исследование технологических возможностей формовки тонколистовых металлов с различными механическими свойствами на стане локальной формовки.
3.3.4. Экспериментальное исследование по расширению технологических возможностей эластичного рабочего инструмента
3.4. Выводы по главе 3.
ГЛАВА 4. Разработка технологических процессов и оборудования для
новых конструкций изделий и результаты промышленного внедрения
4.1. Технология получения теплоприемных и теплообменных панелей из
нержавеющих сталей типа ХНТ
4.2. Разработка нового рабочего инструмента с регулируемой жесткостью для обеспечения условий собираемости новых конструкций теплообменников
4.3 Новые схемы ресурсосберегающего оборудования.
4.4. Рекомендации по расчету станов локальной формовки
с использованием созданных математических моделей.
4.5. Реализация полученных результатов и внедрение в производство
4.6. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Этот материал устойчив к бензиновой и масляной смазкам обладает более высокой эластичностью и малой остаточной деформацией, что обусловливает высокую стойкость штампа, приближающуюся к металлическому. Изменение формы заготовки в операциях гибки, отбортовки, формовки, вытяжки, раздачи, обжима. Разделение материала в операциях вырубки, пробивки, отрезки, надрезки, обрезки. Комбинированная штамповка в операциях вырубки с гибкой, вырубки с формовкой, вырубки с вытяжкой, вырубки с пробивкой, вырубки с формовкой. Эластичные материалы имеют клубкообразную исходную форму макромолекул, которая при деформировании ориентируется в цепи, а это приводит к существенной зависимости условного модуля упругости Еу эластомера от схем напряженнодеформированного состояния и степени деформации. Поэтому представляется целесообразным использовать условный модуль упругости Еу, найденный непосредственно в результате испытаний, при которых напряженнодеформированное состояние эластомера близко к тому, которое будет при реализации конкретного технологического процесса. При сжатии эластомера величина нормальных напряжений сгу в зоне контакта эластомера с жестким инструментом зависит от степени деформации эластомера е. В начальной стадии процесса 0,. На рис. СКУ7Л. О 0, 0, 0,0, 0, 0, 8 Рис. При различных формах нагружения эластомера, таких как внедрение стального пуансона квадратного сечения в полиуретановый лист объемная схема нагружения с преобладающими сжимающими напряжениями 1 внедрение стального валка в эластичное покрытие другого валка 2 и 3 осадка полиуретанового кольца 4 схемы нагружения 2, 3, 4 с преобладающими растягивающими напряжениями получают свои значения условного модуля упругости Еу, которые могут изменяться в очень широких пределах, например от у9,3 МПа для случая осадки полиуретанового кольца до уМПа для случая внедрения квадратного параллелепипеда в полиуретановый лист. Еу . В конструкциях машин широко распространены детали, получаемые штамповкой листовых заготовок. С применением этой формообразующей операции получают выштамповки на стенках, перегородках, нервюрах, днищах емкостей, рифты в элементах теплообменников и других деталей. Штамповку осуществляют давлением эластичного пуансона по жесткой матрице, либо жесткого пуансона по эластичной матрице. Простота и низкая стоимость оснастки, ее универсальность по сравнению со штамповой оснасткой жесткий пуансон жесткая матрица, так как необходима точность только при изготовлении одной формообразующей поверхности, предопределили широкое распространение штамповки листовых полуфабрикатов эластичным инструментом . Данные процессы детально исследовали в своих работах Е. И. Исаченков, В. Е. Исаченков, А. Д. Комаров, В. А. Ходырев, М. Н, Блинов И. А., Бирюков, И. И. Беркович, А. В. Шагунов и др. Среди видов штамповки с применением полиуретана в качестве эластичной среды наиболее перспективна высокая стойкость штампа, хорошее качество получаемых деталей рельефная формовка, в процессе которой образование местных выступов и углублений происходит за счет утонения материала заготовки. При рельефной формовке в штампах с полиуретановыми рабочими частями вначале происходит прижатие поверхности заготовки к плоскости матрицы, и затем, под действием распределенной нагрузки, формовка. Это обеспечивает, в отличие от штамповки в жестких штампах, ровное поле заготовки между рельефными элементами . I 1 0,5 . На рис. Рис. Р сила формовки, кН площадь окна контейнера, мм потребное удельное давление эластичной среды, МПа К коэффициент, учитывающий неоднородность механических свойств материала и неравномерность его по толщине, К 1,2 . На рис. Рис. МПа бо начальная толщина заготовки, мм к глубина формуемой полости, мм I ширина формуемой полости исключая радиус сопряжения, мм. МПа г минимальный радиус, оформляемый полиуретановым рабочим инструментом г гв или г Ям, мм радиус в радиус сопряжения дна со стенкой формуемой полости, мм Лм радиус сопряжения фланца со стенкой равный радиусу скругления профиля матрицы, мм. Для уменьшения энергоемкости процесса наименьшие радиусы на детали следует производить с помощью жесткого формоизменяющего элемента.